可编程逻辑器件：从OTP到FPGA的发展与分类

本资源主要介绍了可编程逻辑器件（PLD）按照编程特性和集成度的分类，并提及了数字逻辑器件的发展历程。 在数字逻辑领域，可编程逻辑器件扮演着重要角色，允许用户根据需求定制逻辑功能。这些器件通常分为一次性编程（OTP）和可多次编程类型： 1. 一次性编程OTP (One Time Programmable) PLD：这种类型的器件只能在制造过程中编程一次，一旦编程完成，其内部结构就固定下来，不能进行修改。 2. 可多次编程PLD： - **紫外光擦除的EPROM**：可擦除可编程只读存储器，通过紫外线照射来擦除数据，然后重新编程。 - **电擦除的EEPROM**：电子擦除可编程只读存储器，支持在不使用紫外线的情况下通过电子方式擦除和重新编程。 - **在系统编程ISP (In-System Programmability) PLD**：可以在系统运行时进行编程，无需从电路板上拆卸。 - **在线可重配置ICR (in-circuit reconfiguration)**：允许器件在运行时改变其逻辑配置。 PLD的发展历程涵盖了从70年代的PROM和PLA，到80年代的改进PLA，再到90年代的GAL、EPLD、CPLD，以及现代的FPGA（现场可编程门阵列），这些器件内置了更复杂的功能模块，甚至发展到了SoPC（系统级封装）。 数字逻辑器件的分类包括： - **标准产品**：如逻辑门、触发器、译码器、计数器、寄存器、算术逻辑单元（ALU）等中小规模集成电路。 - **由软件组态的大规模集成电路**：如微控制器（单片机）。 - **专用或特定用途的大规模集成电路**：例如PLD，它们提供了高度定制化的设计空间。 PLD的主要优势在于其灵活性，用户可以根据需求进行设计，同时兼具使用者和设计者的角色。从低密度PLD到高密度PLD，集成度不断提升，满足不同复杂度和规模的数字设计需求。 随着技术进步，数字逻辑器件经历了从小规模集成电路（SSI）、中规模集成电路（MSI）、大规模集成电路（LSI）、超大规模集成电路（VLSI）的演变，可编程逻辑器件也在这个过程中扮演了关键的角色，成为数字设计的重要工具。