一、通用陣列邏輯器件gal(generic array logic)
gal器件特點(diǎn):可重復(fù)編程至上萬(wàn)次,編程后的數(shù)據(jù)能保存20年以上。其電路結(jié)構(gòu)在可編程“與或 ”陣列的基礎(chǔ)上,增加了輸出可編程的邏輯宏單元olmc(output logic micro cell)電路。
現(xiàn)以gal16v8器件為例加以說(shuō)明,gal16v8部分電路:
電路采用可編程“與陣” 和固定的“或陣”構(gòu)成,每個(gè)輸出增加了可編程的輸出邏輯宏單元olmc電路?!芭c陣”中具有8個(gè)專用輸入變量,8個(gè)反饋?zhàn)兞?,?4個(gè)“與項(xiàng)”;輸出8個(gè)邏輯宏單元,每個(gè)宏單元中有一個(gè)8輸入的固定或門(mén)。
邏輯宏單元結(jié)構(gòu):
有兩個(gè)2/1和兩個(gè)4/1多路選擇器,一個(gè)異或門(mén)和一個(gè)觸發(fā)器等電路。它們的作用分別說(shuō)明如下,ptmux(乘積項(xiàng)2/1選擇器):用來(lái)選擇來(lái)自與陣的第一個(gè)乘積項(xiàng)是否作為或門(mén)的一個(gè)輸入。tsmux(4/1三態(tài)選擇器):決定輸出三態(tài)門(mén)使能控制信號(hào)。omux(2/1輸出選擇器):決定輸出信號(hào)是直接輸出還是經(jīng)寄存器輸出。fmux(反饋8/1數(shù)據(jù)選擇器):但輸入只有4個(gè),選擇反饋信號(hào)接回到“與陣列”的輸入來(lái)源。
olmc的工作模式有5種,它由結(jié)構(gòu)控制字中的syn,aco,aci(n),xor(n) 的狀態(tài)指定。
(1) syn=1,aco=0,aci(n)=1:專用工作模式
簡(jiǎn)化等效電路為:
此時(shí)輸出三態(tài)門(mén)輸出高阻態(tài),i/o只能作為輸入使用,作為送到相鄰的輸入信號(hào)。
(2)syn=1,aco=0,aci(n)=0:專用組合輸出模式
簡(jiǎn)化電路如圖:
此時(shí)輸出三態(tài)門(mén)為選通狀態(tài),電路為一個(gè)組合輸出電路。xor=0,輸出為低電平有效;xor=1,輸出高電平有效。
(3)syn=1,aco=1,aci(n)=1:反饋組合輸出模式
簡(jiǎn)化電路如圖:
輸出三態(tài)門(mén)由第一乘積項(xiàng)選通,輸出信號(hào)同時(shí)反饋到“與”邏輯陣到的輸入線上。
(4)syn=0,aco=1,aci(n)=1:時(shí)序電路中的組合
簡(jiǎn)化電路如圖:
此時(shí)異或門(mén)輸出不經(jīng)過(guò)觸發(fā)器,而是直接送到輸出端。
(5)syn=0,aco=1,aci(n)=0:寄存器輸出模式
簡(jiǎn)化電路如圖:
異或門(mén)輸出經(jīng)過(guò)d觸發(fā)器輸出,其中反饋至“與”陣作為輸入。
可見(jiàn),gal器件具有靈活的各種輸出電路結(jié)構(gòu)。在實(shí)際應(yīng)用中,開(kāi)發(fā)軟件又會(huì)根據(jù)用戶的要求自動(dòng)配置。因此,時(shí)序型的gal器件也完全能代替組合型的pal器件。除通用型gal器件外,還有擴(kuò)展型、異步型、異或型、大電流輸出型、低功耗型、fpla型和在系統(tǒng)可編程型等gal。
二、用pld器件實(shí)現(xiàn)時(shí)序邏輯電路
例:試用gal16v8設(shè)計(jì)一個(gè)具有同步清零,同步置數(shù)和保持功能的8421編碼的十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器。
解:設(shè)待設(shè)計(jì)的8421bcd碼十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器如圖所示,其中qc和qb是計(jì)數(shù)器的進(jìn)位及借位輸出,功能要求如表所示:
該計(jì)數(shù)器的abel語(yǔ)言如下:
將該abel語(yǔ)言編譯仿真后,其波形如圖。