可编程逻辑器件

什么是可编程逻辑器件

可编程逻辑器件 英文全称为：programmable logic device 即 PLD。PLD是做为一种通用集成电路产生的，他的逻辑功能按照用户对器件编程来确定。一般的PLD的集成度很高，足以满足设计一般的数字系统的需要。这样就可以由设计人员自行编程而把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不必去请芯片制造厂商设计和制作专用的集成电路芯片了。



图一：MMI公司于1978年推出的PAL，称为PAL16R6，具有20-pin接脚、引脚，采行DIP封装。

可编程逻辑器件的作用

简单的说，就是你可以通过从新写程序，从新注入到这个器件中达到实现其它的功能。 最常见的，电脑算一个吧。电脑本身除了加法，减法和简单的逻辑运算和，或，非，异或四种。比如我想实现一个功能让电脑完成乘法，实现3×4，我可以通过写程序让3连续加4次就可以完成了。

可编程逻辑器件的两种类型：CPLD和FPGA

CPLD：PAL、GAL仅适合用在约数百个逻辑门所构成的小型电路，若要实现更大的电路则适合用CPLD（Complex PLD，复杂型PLD），一颗CPLD内等于包含了数颗的PAL，各PAL（逻辑区块）间的互接连线也可以进行程序性的规划、烧录，CPLD运用这种多合一（All-In-One）的整合作法，使其一颗就能实现数千个逻辑门，甚至数十万个逻辑门才能构成的电路。



图二：Altera公司的MAX 7000系列CPLD：EPM7128SLC84-7，该CPLD内有2,500逻辑门可供组态配置。

至于CPLD的程序烧录方式，虽然有些CPLD可以用PAL的烧录器来进行烧录，但这种烧录方式对经常有数百只接脚的CPLD来说并不方便。另一种烧录方式是CPLD已焊于印刷电路板上，之后透过额外的临时外接，或原有线路的内接，使CPLD与个人电脑间能取得连线，由个人电脑以串行或并列方式将新的烧录资料发送到CPLD上，而CPLD内部也具有解码电路能对接收到的资料进行还原解析，之后再进行重新的烧录，以此方式让CPLD内的程序（也可称：电路）获得更新。

FPGA：FPGA运用一种逻辑门式的网格（Grid），这种网格与普通的“闸阵列”相类似，网格可以在FPGA芯片出厂后才进行组态配置的程序性规划。至于为何要称“场式可编程化”就有些难懂了，“场式，Field”对芯片生产厂以外的世界来说是个工程方面的专业术语，然而厂外也是芯片买主的所在处。（言下之意是：不应当以这种艰涩难懂的工程用词来做为芯片产品的推行名称）



图三：Altera公司的Flex系列FPGA：EF10K20RC240-4，该芯片内有20,000个Cell（逻辑晶格）可供组态配置。

大规模可编程逻辑器件

大规模可编程逻辑器件(ProgrammableLogicDevices)的英文缩写,是EDA得以实现的硬件基础,通过编程,可灵活方便地构建和修改数字电子系统.可编程逻辑器件是集成电路技术发展的产物.很早以前,电子工程师们就曾设想设计一种逻辑可再编程的器件,但由于集成电路规模的限制,难以实现.二十世纪七十年代,集成电路技术迅猛发展,随着集成电路规模的增大,MSI(MediumScaleIntegratedCircuit),LSI(LargeScaleIntegratedCircuit)出现,可编程逻辑器件才得以诞生和迅速发展.