PLD基础：存储器与可编程器件详解

PLD（可编程逻辑器件）是数字逻辑设计中的重要工具，它们允许设计师在硬件级别上实现定制化的逻辑功能。PLD的基本结构主要包括以下几个组成部分： 1. **基本结构**: - PLD的核心是它的可编程逻辑单元（ Programmable Logic Cells, PLCs），这些单元可以是简单的门级结构，如与门（AND）、或门（OR）或非门（NOT），也可以是更复杂的逻辑函数，如逻辑阵列（Logic Array）。 - 逻辑阵列是一种预设的逻辑门组合，可以通过外部信号配置成不同的逻辑函数，提供高度的灵活性。 2. **电路表示方法及符号**: - 使用硬件描述语言（Hardware Description Language, HDL）来描述PLD内部的逻辑结构，这是一种类似于C或Verilog的语言，用于精确地定义电路的行为。 - 在电路图中，PLD通常通过特定的符号来表示，如方框图中的“PLD”标签，可能带有输入和输出引脚的标识。 3. **输入和输出**: - 输入缓冲电路负责接收来自外部系统的信号，并进行必要的驱动和隔离，确保信号质量稳定。 - 输出缓冲电路则负责将内部逻辑处理后的结果转化为适合外部设备的信号，同时提供足够的驱动能力，防止信号在传输过程中丢失或失真。 4. **存储器与可编程器件**: - 存储器，如ROM（只读存储器）和RAM（随机存取存储器），在PLD设计中也起着关键作用，尤其是ROM作为固件存储，为PLD提供预设的配置数据。 - 可编程器件，如PROM和EPROM，允许用户在生产后对PLD的功能进行个性化设置，增加了设计的灵活性。 5. **本章重点与难点**: - 重点在于理解半导体存储器的分类（如ROM和RAM）、PLD的工作原理、以及如何利用HDL进行硬件描述。 - 难点主要在于掌握可编程器件的编程过程及其局限性，如一次性编程的PROM和可多次擦除的EPROM。 6. **实例与应用**: - 学习者需要了解各种ROM类型的特性和用途，如掩膜ROM适合大批量生产，PROM适合初步定制，EPROM适用于频繁更新的场合。 - PLD的应用广泛，包括嵌入式系统、微控制器、工业控制、通信设备等，它们能实现复杂的逻辑功能，降低硬件成本。 总结来说，PLD的基本结构是数字逻辑设计的核心，它结合了存储器技术和可编程能力，使得硬件设计更加灵活和高效。理解和掌握这些概念对于电子工程师来说至关重要。通过深入学习HDL和理解不同类型的存储器及可编程器件，设计师可以创造出满足特定需求的定制化解决方案。