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目录

• 引言
• 可编程逻辑设备 (PLD)
  • 可编程阵列逻辑 (Pal)
  • 通用阵列逻辑 (GAL)
  • 复杂可编程逻辑器件 (CPLD)
  • 现场可编程门阵列 (FPGA)
• 编程逻辑器件的工作原理
  • 数字电路的构建
  • 焊丝矩阵
  • 输入输出逻辑
• 编程逻辑器件的编程
  • JDEC文件格式
  • 硬件描述语言与编译器
  • 自制编程器
• 电子项目的实现
  • 基于CUPL的计数器
  • 简化电路或使用CPLD
• 结论
• FAQ

引言

在电子项目中，有时遇到需要实现特定逻辑的情况，但常规电路组件无法满足要求。这时可编程逻辑设备 (PLD) 可以发挥重要作用。本文将介绍PLD的不同类型，工作原理以及如何编程和实现电子项目。

可编程逻辑设备 (PLD)

可编程逻辑设备是一种电子器件，可以根据需要编程以实现特定的逻辑功能。PLD可以代替传统的逻辑门电路，提供更大的灵活性和可扩展性。

可编程阵列逻辑 (PAL)

可编程阵列逻辑 (PAL) 是最早出现的PLD类型之一。最初，PAL只能进行一次性编程，后来又出现了可以进行紫外线擦除 (UV EPALS) 和电可擦 (EE PALs) 的版本。然而，PAL的缺点是需要选择具有不同固定输出逻辑的4种类型。

通用阵列逻辑 (GAL)

通用阵列逻辑 (GAL) 是一种具有可编程输出逻辑的E PAL，可以模拟所有PAL的固定输出逻辑。GAL虽然经常被当作E PAL的代名词，但实际上它只是一个品牌名称。一些供应商提供类似GAL的产品，例如CMOS Technology的PEEL和Atmel的ATF。

复杂可编程逻辑器件 (CPLD)

对于更复杂的任务，可以使用复杂可编程逻辑器件 (CPLD) 或现场可编程门阵列 (FPGA)。CPLD和FPGA可以实现整个微控制器，具有更大的逻辑容量和更高的灵活性。

现场可编程门阵列 (FPGA)

现场可编程门阵列 (FPGA) 是目前最强大的PLD类型。FPGA由大量的逻辑单元和可编程互连构成，可以实现复杂的数字逻辑电路。

编程逻辑器件的工作原理

编程逻辑器件的工作原理基于布尔代数。任何数字电路都可以用与门、或门和反相器来构建。

数字电路的构建

数字电路由多个与门和或门组成。这些门可以通过逻辑运算实现各种数字电路功能。

焊丝矩阵

编程逻辑器件的焊丝矩阵包含可编程开关，用于连接或断开输入与逻辑门。这些焊丝根据逻辑函数的需求进行编程，从而确定逻辑门的输入。

输入输出逻辑

编程逻辑器件的输入和输出由逻辑引脚控制。输入可以直接或通过反相器连接到逻辑门的输入。输出由逻辑门的输出逻辑确定。

编程逻辑器件的编程

编程逻辑器件的编程涉及编写和加载逻辑函数到芯片中。

JDEC文件格式

JDEC文件是一种常见的编程逻辑器件文件格式。它包含焊丝矩阵的布局和输出逻辑的控制位。JDEC文件通常使用硬件描述语言和编译器生成。

硬件描述语言与编译器

硬件描述语言是一种用于描述电子系统的语言。通过使用硬件描述语言和编译器，可以更轻松地生成JDEC文件，而无需手动编辑。

自制编程器

对于个人项目，可以使用Arduino搭建自制编程器。自制编程器的电路非常简单，可以在面包板上搭建。

电子项目的实现

使用PLD可以实现各种电子项目，从简单的逻辑电路到复杂的计数器和状态机。

基于CUPL的计数器

使用CUPL编写一个计数器程序，可以通过外部触发进行上升或下降计数。计数器可以通过级联实现更大的计数范围。

简化电路或使用CPLD

如果PLD的输出功能不足以满足项目要求，可以选择简化电路或使用CPLD。简化电路可能会减少计数器的值，而CPLD可以提供更大的逻辑容量和更高的灵活性。

结论

编程逻辑器件是实现特定逻辑功能的强大工具。通过了解不同类型的PLD、工作原理和编程方法，可以更好地利用这些器件来实现各种电子项目。

FAQ

请参阅以下常见问题及其答案：

Q：PLD的工作原理是什么？ A：PLD的工作原理是基于布尔代数，通过编程设置并控制逻辑门的输入和输出。

Q：JDEC文件是什么？如何创建它？ A：JDEC文件是一种编程逻辑器件的文件格式，包含焊丝矩阵和输出逻辑的控制位。可以使用硬件描述语言和编译器来创建JDEC文件。

Q：如何构建自制编程器？ A：可以使用Arduino和简单的电路组件构建自制编程器。电路和代码可以在GitHub上找到。

Q：什么是CPLD和FPGA？它们有什么区别？ A：CPLD和FPGA都属于可编程逻辑器件，但CPLD更适合处理较小且逻辑较简单的电路，而FPGA则适用于更复杂的电路，甚至可以实现整个微控制器。

Q：PLD是否适用于我的项目？ A：PLD可以用于各种电子项目，但最适合需要特定逻辑功能的项目。根据项目需求，可以选择不同类型的PLD，如PAL、GAL、CPLD或FPGA。

Q：如何测试编程逻辑器件是否按预期工作？ A：可以使用编译器提供的模拟器或硬件工具来测试编程逻辑器件是否按预期工作。模拟器可以模拟逻辑功能，硬件工具可以读取和写入逻辑函数。

Q：如何获取更多关于PLD的信息？ A：您可以参考PLD的数据手册、文档和相关的在线资源，以获取更多关于PLD的详细信息和使用指南。

资源：

• GitHub - 自制编程器电路和代码
• PCBgogo - 高质量PCB制造商