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可编程通用逻辑器材(GAL)

2017-04-29 10:38分类:电工考证知识 阅读:

  可编程通用逻辑器材GAL器材是在PAL器材根底上翻开起来的PLD器材,它承继了PAL器材的与或阵列构造,但在构造和技能上作了很大改善。GAL选用了电可擦除CMOS( E2CMOS)技能,具有低功耗、电擦除可重复编程、速度快的特征,它彻底扫除了PAL一次编程定终身给用户运用的活络性带来的极大捆绑,也不象PROM那样需用紫外线擦除。而且GAL选用了抢先的可编程输出逻辑宏单元OLMC构造。经过编程可将OLMC设置成纷歧样的作业情况,改动了PAL对纷歧样功用的逻辑电路需选用纷歧样PAL类型的缺陷,然后添加了器材的通用性。别的,GAL还具有一同的加密单元避免了对芯片内部逻辑功用的不合法抄袭。
GAL按可编程构造可分为两大类:榜首类阵列构造与PAL彻底兼容,即与阵列可编程,或阵列固定,而且又添加了一同的“输出逻辑宏单元”构造,这类器材如GAL16V8、GAL20V8。第二类是与阵列和或阵列均可编程,这类器材也具有输出逻辑宏单元构造,如GAL39V8。但由于GAL39V8费用高,故运用较多的是GAL16V8、GAL20V8。
1. GAL的底子构造
以多见的GAL16V8为例,介绍GAL器材的构造办法和作业原理。图1为GAL16V8的逻辑电路图。它由一个32×64位的可编程与逻辑阵列,8个OLMC,十个输入缓冲器、8个三态输出缓冲器和8个反响/输入缓冲器等电路构成。
GAL16V8的每个输入正负信号和对应的反响正负信号四列构成一个组,共8行输入32列。对每个OLMC有8个与门输入,合计64项。经过这么一个矩阵就能够把任何一个输入信号连同它的极性联接到要输出的任何一个与门上。与逻辑阵列的每个穿插点设有E2CMOS编程单元,其可编程的与阵列总码点数为2048个E2CMOS单元(64个乘积项和每个乘积项为32个输入端构成),对GAL的编程便是对这个与阵列的E2CMOS编程单元进行数据写入,完毕有关点的编程联接,得到所需的逻辑函数。


图1 GAL16V8的逻辑构造图
在GAL16V8中 ,引脚 2—9作固定输入,引脚15、16作固定输出。而引脚12、13、14、17、18、19由三态门操控,即能够做输入端又能够作输出端。第1脚是专门用于CK的时钟输入端,第11脚是三态选通讯号端OE,在组合电路中这两个引脚都可作为信号输入端。因而 ,这类芯片最多有16个输入脚 ,输出脚最多有8个,这也恰是芯片类型中两个数字的意义。
GAL器材没有独立的或阵列构造,而是将各个或门放在各自输出逻辑宏单元OLMC中。
2. 输出逻辑宏单元(OLMC)
输出逻辑宏单元的构造如图2所示。它由一个或门、-个D触发器和4个数据挑选器及-些门电路构成的操控电路。
OLMC的前级来自与阵列输出。在或门的输出端能发作不逾越8项的与-或逻辑函数。图中的异或门用于操控输出信号的极性,XOR(n) 对应于构造操控字中的-位,n为各个OLMC的输出引脚号。当XOR(n)端为“1”时,异或门起反相器的效果,使输出信号高电平有用。不然XOR(n)端为“0”时,使输出信号低电平有用。D触发器对异或门输出情况作回忆效果,使GAL适用于时序逻辑电路。
每个OLMC有4个多路挑选器:与与阵相连的积项多路挑选开关PTMUX在ACn和ACl(n)操控下挑选输入积项或“地”作为或门的输入。TSMUX用是挑选输出三态缓冲器的选通讯号开关,它由AG和ACi(n)操控,从VCC、OE、地和积项输入中挑选容许输出的操控信号。FMUX抉择反响信号的来历,由AC0、AC1(n)和AC1(m)操控,其间n为对应的OLMC的输出引脚,而m代表与n相邻一位,即n+1和n-1。当FMUX输入端为“00”时,即把零电平反响到与阵。当输入为“01”时,把邻单元输出作为输入反响到与阵。当输入端为“十”时,把D触发器的输出Q反响到与阵。当输入端为“ll”时,把宏单元输出反响到与阵。OMUX则用于挑选输出信号是组合的仍是存放的,它由AC0和AC1(n)挑选OLMC输出是组合仍是存放器情况。当异或输出为“0”时是组合输出,异或输出为“l”时是存放器输出。


图2 OLMC 的构造框图
3. GAL的构造操控字
咱们知道,这些多路挑选器的纷歧样输出得到纷歧样的作业情况,而多路挑选器的输出又取决于构造操控字AC0,AC1(n)、XOR(n)和SYN。GAL16V8的构造操控字如图所示。构造操控字共82位,XOR(n)和AC1(n), AC1(m)每路输出一位, AC0只需一个,为各路所公有。AC0、AC1(n) 和AC1(m)均为构造操控位,抉择4个多路挑选器输出的情况。SYN为同步位,它抉择GAL是朴实组合型输出(当SYN=1时),仍是具有存放器型输出才调(当SYN=0时)。构造操控字中还有64位乘积项阻挠位,别离操控64个乘积项(PT0~PT63)屏蔽某些不必的乘积项。
GAL构造操控字抉择了的GAL的各种编程作业办法。纷歧样的构造操控字对应相应的编作业办法。


图3 GAL16V8的构造操控字
GAL的开发需求特定的开发软件和硬件编程器。通常情况下,首要在GAL的开发软件中,运用者运用某种编程言语编制描写其逻辑功用的程序,然后由开发软件的言语编译器对源文件进行编译,发作装入编程器的规范格局的JEDEC文件和计划文档文件。终究运用专用编程器写入GAL芯片,对构造操控字进行主动装备,就能够完毕特定的逻辑功用。

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