探索PLD与FPGA：可编程逻辑器件的发展与应用

大规模集成电路中的可编程逻辑器件（PLDs）是一种高度灵活性和定制化的设计解决方案，它在电子工程领域扮演着重要角色。PLDs主要分为通用型和专用型两大类。通用型PLDs，如ASIC（Application-Specific Integrated Circuits），由制造商设计，目标是满足广泛用户的需求，适合大量生产，但前期研发投入较大。相比之下，专用型PLDs针对特定用户需求进行定制，虽然单片成本高，但因其几乎无需前期设计投入，综合成本在小批量生产时更具竞争力。 PLD的具体类型包括： 1. 可编程逻辑阵列（PLA）：PLA集成了“与”阵列和“或”阵列，两者都可以进行编程，这种灵活性使得它能解决包括三变量逻辑在内的复杂问题，并且通常是一次性编程，不支持重复使用。 2. 可编程阵列逻辑（PAL）：采用熔丝结构，其“与”阵列是可编程的，而“或”阵列则是固定的。PAL支持多种输出形式，如三态、反馈和触发器，但不能同时具备所有特性，也是一次性编程。 3. 通用阵列逻辑（GAL）：GAL在与阵列编程方面类似于PLA，但“或”阵列通常是固定的，除非特定型号提供了可编程选项。GAL利用E2PROM和CMOS静态RAM技术，允许有限次重复使用，输出形式较为统一。 4. 现场可编程门阵列（FPGA）：作为PLD的进化，FPGA规模更大，拥有更多外部引脚和内部资源，可以支持数十万逻辑门，甚至构成独立子系统。其内部包含RAM结构，允许上电时下载和修改逻辑设计，但断电后会丢失配置数据。 5. 复杂可编程逻辑器件（CPLD）：CPLD与FPGA类似，具有更大的规模和更丰富的资源，适用于处理更为复杂的逻辑设计。它们提供了高级的编程灵活性，但同样存在上电操作后配置信息丢失的问题。 总结来说，这些PLD器件根据功能和应用场合的不同，各有优缺点。它们不仅在电子设计中实现了逻辑功能的高效实现，而且在定制化和灵活性方面满足了工程师在不同阶段的需求，从简单的逻辑功能到高度复杂的系统设计。