集成电子技术基础教程第二篇第4章121

1、集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程ldc集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程2003 2004学年第学年第1学期学期自动化自动化(控制系控制系) 01010103班班集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程ldc第二篇第二篇 数字电路和系统数字电路和系统第四章第四章 集成触发器和时序逻辑电路集成触发器和时序逻辑电路集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程ldc2.4.8 用用pld器件设计时序逻辑电路器件设计时序逻辑电路在第三章时，已介绍过pld器件，那时是用可编程的“与”阵列和“或”阵列实现各种组合逻辑电路。时序电路的核心器件为寄存器。当用pld设计时序逻辑电路时，必须选用包含寄存

2、器的pld器件。 在低密度pld的基本结构中，寄存器主要设置在输出电路中，通常称包含寄存器的低密度pld器件为时序型pld器件 。 应用最广泛的低密度时序型pld器件为gal器件。集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程ldc一、通用阵列逻辑器件一、通用阵列逻辑器件galgal16v8器件电路图器件电路图集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程ldc gal16v8器件特点器件特点 gal器件和pal器件一样也是由可编程的与阵列和固定的或阵列构成。 每个输出端采用了可编程的逻辑宏单元olmc (output logic micro cell) 。 gal16v8器件的与阵列中有8个专用输入变量

3、，8个反馈变量，共有64个与项构成。 输出由8个olmc单元构成，进入每个olmc单元的乘积项为8个，相应的或阵列有8个，每个或阵列的规模为8个与项。 1脚和11脚直接进入olmc单元用于配置olmc单元的结构 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程ldcolmc单元的结构单元的结构三态选择器输出选择器反馈选择器乘积选择器集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程ldcolmc的工作模式有5种，在结构控制字中主要由可编程系数syn（对olmc单元12和单元19而言）、ac0、ac1（n）、ac1（m）和xor（n）的状态决定 。专用输入方式结构专用输入方式结构： syn=1，ac0=0，ac1

4、=1 输出三态门输出高阻态，i/o只能作为输入使用，作为送到相邻的输入信号。集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程ldc专用组合型输出结构专用组合型输出结构： syn=1，ac0=0，ac1=0此时输出三态门为选通状态，电路为一个组合输出电路。xor=0 ，输出为低电平有效； xor=1 ，输出高电平有效。集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程ldc输出三态门由第一乘积项选通，输出信号同时反馈到“与”逻辑阵列的输入线上。反馈组合型输出结构反馈组合型输出结构： syn=1，ac0=1，ac1=1 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程ldc寄存器输出结构寄存器输出结构： syn=0，ac0

5、=1，ac1=0异或门输出经过d触发器输出，其中 反馈至“与”阵作为输入。q集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程ldc乘积项控制输出组合型结构乘积项控制输出组合型结构： syn=0，ac0=1，ac1=1 gal器件具有灵活的输出电路结构。在实际应用中，开发软件会根据用户的要求自动配置。因此，时序型的gal器件也完全能代替组合型的pal器件。此时异或门输出不经过触发器，而是直接送到输出端。集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程ldc二、用二、用pld器件实现时序逻辑电路器件实现时序逻辑电路【例【例2.4.6】试用gal16v8设计一个具有同步清零、同步置数和保持功能的8421编码的十进制

6、可逆计数器。解：解：待设计的8421bcd码十进制可逆计数器框图和功能表为：abcdabcd118421码减计数xxxx018421码加计数xxxx100000 xxxx00q0q1q2q3abcds0s1clk 输 出 输 入集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程ldc该计数器的abel语言如下：module iccnt 定义模块 clk pin； 管脚定义s1，s0，d3，d2，d1，d0 pin；q3，q2，q1，q0 pin istype reg；q=q3，q2，q1，q0； 定义集合mode=s1，s0 模式控制clr=0，0； 同步清“0”up=0，1； 8421十进制加法计数d

7、own=1，0； 8421十进制减法计数load=1，1； 同步置数d=d3，d2，d1，d0； 定义集合集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程ldcequations 采用逻辑方程描述逻辑功能q.clk=clk; qc=q3&q0; 进位输出qb=!q3&!q2&!q1&!q0; 借位输出when（mode=load）then q:=d；同步置数when（mode=clr）then q:=0； 同步清零when（mode=up）&(q=9) then q:=0；when（mode=down）&(q0)then q:=q-1; 同步十进减计数when（mode=down）&(q=0)then

8、 q:=9；集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程ldctestvectors clk，mode，d-qc,qb,q; .c.,clk,.x.-0,1,0 清零测试repeat 10.c.,up,.x.-.x.,.x.,.x.; 加计数.c.,load,8-0,0,8 同步置数测试repeat 4.c.,down,.x.-.x.,.x.,.x.; 减计数测试end集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程ldc将该abel语言编译仿真后，其波形如图。集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程ldc【例【例2.4.7】用gal16v8设计一个111序列脉冲检测器解：解：先定义序列脉冲检测器可能出现

9、的状态： s0：初始状态，或clk边沿时输入x为逻辑“0”； s1：在时钟边沿检测到输入x值为“1”； s2：在时钟边沿2次连续检测到输入x值为“1”； s3：在时钟边沿3次或以上检测到输入x值为“1”； 111序列脉冲检测器状态转移图 集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程ldc111序列脉冲发生器的abel-hdl语言描述module sequence 定义模块名clk pin; 定义输入/输出信号xpin;ypin;q1,q0 node istype reg; 定义中间信号q=q1,q0; 定义集合s0=0,0; s1=0,1; s2=1,0; s3=1,1; equations 方程描述q.clk=clk; 触发器的点扩展y=q1&q0; moore型输出state_diagram q 逻辑功能的状态描述集成电子技术基础教程集成电子技术基础教程ldcstate s0: if x then s1 else s0;state s1: if x then s2 else s0;state s2: if x then s3 else s0;state s3: if x then s3 else s0;test_vectors(clk,x-y) 测试逻