可编程通用逻辑器件(GAL)

时间:2023-03-11作者:佚名
可编程通用逻辑器件GAL器件是在PAL器件基础上发展起来的PLD器件,它继承了PAL器件的与或阵列结构,但在结构和工艺上作了很大改进。GAL采用了电可擦除CMOS( E2CMOS)工艺,具有低功耗、电擦除可反复编程、速度快的特点,它彻底排除了PAL一次编程定终身给用户使用的灵活性带来的极大限制,也不象PROM那样需用紫外线擦除。而且GAL采用了先进的可编程输出逻辑宏单元OLMC结构。通过编程可将OLMC设置成不同的工作状态,改变了PAL对不同功能的逻辑电路需选用不同PAL型号的缺点,从而增加了器件的通用性。另外,GAL还具有独特的加密单元防止了对芯片内部逻辑功能的非法抄袭。
GAL按可编程结构可分为两大类:第一类阵列结构与PAL完全兼容,即与阵列可编程,或阵列固定,并且又增加了独特的“输出逻辑宏单元”结构,这类器件如GAL16V8、GAL20V8。第二类是与阵列和或阵列均可编程,这类器件也具有输出逻辑宏单元结构,如GAL39V8。但由于GAL39V8费用高,故使用较多的是GAL16V8、GAL20V8。
1. GAL的基本结构
以常见的GAL16V8为例,介绍GAL器件的结构形式和工作原理。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,10个输入缓冲器、8个三态输出缓冲器和8个反馈/输入缓冲器等电路组成。
GAL16V8的每个输入正负信号和对应的反馈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,共计64项。通过这样一个矩阵就可以把任何一个输入信号连同它的极性连接到要输出的任何一个与门上。与逻辑阵列的每个交叉点设有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个输入端组成),对GAL的编程就是对这个与阵列的E2CMOS编程单元进行数据写入,实现相关点的编程连接,得到所需的逻辑函数。

可编程通用逻辑器件(GAL)
图1 GAL16V8的逻辑结构图
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由三态门控制,即可以做输入端又可以作输出端。第1脚是专门用于CK的时钟输入端,第11脚是三态选通信号端OE,在组合电路中这两个引脚都可作为信号输入端。因此 ,这类芯片最多有16个输入脚 ,输出脚最多有8个,这也正是芯片型号中两个数字的含义。
GAL器件没有独立的或阵列结构,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)
输出逻辑宏单元的结构如图2所示。它由一个或门、-个D触发器和4个数据选择器及-些门电路组成的控制电路。
OLMC的前级来自与阵列输出。在或门的输出端能产生不超过8项的与-或逻辑函数。图中的异或门用于控制输出信号的极性,XOR(n) 对应于结构控制字中的-位,n为各个OLMC的输出引脚号。当XOR(n)端为“1”时,异或门起反相器的作用,使输出信号高电平有效。否则XOR(n)端为“0”时,使输出信号低电平有效。D触发器对异或门输出状态作记忆作用,使GAL适用于时序逻辑电路。
每个OLMC有4个多路选择器:与与阵相连的积项多路选择开关PTMUX在ACn和ACl(n)控制下选择输入积项或“地”作为或门的输入。TSMUX用是选择输出三态缓冲器的选通信号开关,它由AG和ACi(n)控制,从VCC、OE、地和积项输入中选择允许输出的控制信号。FMUX决定反馈信号的来源,由AC0、AC1(n)和AC1(m)控制,其中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,即把零电平反馈到与阵。当输入为“01”时,把邻单元输出作为输入反馈到与阵。当输入端为“10”时,把D触发器的输出Q反馈到与阵。当输入端为“ll”时,把宏单元输出反馈到与阵。OMUX则用于选择输出信号是组合的还是寄存的,它由AC0和AC1(n)选择OLMC输出是组合还是寄存器状态。当异或输出为“0”时是组合输出,异或输出为“l”时是寄存器输出。

可编程通用逻辑器件(GAL)
图2 OLMC 的结构框图
3. GAL的结构控制字
我们知道,这些多路选择器的不同输出得到不同的工作状态,而多路选择器的输出又取决于结构控制字AC0,AC1(n)、XOR(n)和SYN。GAL16V8的结构控制字如图所示。结构控制字共82位,XOR(n)和AC1(n), AC1(m)每路输出一位, AC0只有一个,为各路所公有。AC0、AC1(n) 和AC1(m)均为结构控制位,决定4个多路选择器输出的状态。SYN为同步位,它决定GAL是纯粹组合型输出(当SYN=1时),还是具有寄存器型输出能力(当SYN=0时)。结构控制字中还有64位乘积项禁止位,分别控制64个乘积项(PT0~PT63)屏蔽某些不用的乘积项。
GAL结构控制字决定了的GAL的各种编程工作模式。不同的结构控制字对应相应的编工作模式。

可编程通用逻辑器件(GAL)
图3 GAL16V8的结构控制字
GAL的开发需要特定的开发软件和硬件编程器。一般情况下,首先在GAL的开发软件中,使用者应用某种编程语言编制描述其逻辑功能的程序,然后由开发软件的语言编译器对源文件进行编译,产生装入编程器的标准格式的JEDEC文件和设计文档文件。最后使用专用编程器写入GAL芯片,对结构控制字进行自动配置,就可以实现特定的逻辑功能。

相关阅读

保护接地与保护接零的三种区别

有关保护接地与保护接零的三个区别,保护接地与接替存在保护原理的不同、适用范围的不同及线路结构的不同,保护接零是与变压器接地点连接在一起,设备只要保护接地,下面具体...
2024-03-18

比亚迪驱动复用升压充电专利解析

之前了解了BOOST升压电路的原理,再来理解升压充电就容易多了。 我们观察下,发现升压电路的实现,无非就是输入端的电源Vin,储存电流的电感L,开关器件(可以是MOSFET,也可以是...
2023-06-05
比亚迪驱动复用升压充电专利解析

数控机床常用的故障诊断方法

1、了解故障在什么情况下发生 当发生故障时为了更快的恢复机床,首先应正确地把握故障情况,进行妥善处理是最主要,因此应根据下列内容确认故障情况。 (1)“何时”发生的故障...
2023-03-21
数控机床常用的故障诊断方法

一文详解GPIO的输出配置

GPIO-2---GPIO的输出配置 引言:GPIO,即General purpose input output,通用输入输出端口,是可以根据实际使用场景需求来用软件来配置的引脚。需要注意的是,一款芯片的引脚分为其实分为很多...
2023-06-14
一文详解GPIO的输出配置

常见电动机控制线路的功能与实际应用(一)

在了解了电动机控制线路的结构特征和检修调试方法后,下面将学习常见电动机控制线路的功能与实际应用。 直流电动机调速控制线路 直流电动机调速控制线路是一种可在负载不变的...
2023-06-25
常见电动机控制线路的功能与实际应用(一)

热销商品

12V星空顶筒灯嵌入式阳台卧室客厅氛围迷你呼吸小射灯满天星天花

12V星空顶筒灯是一款专为营造浪漫氛围而设计的迷你嵌入式射灯,适用于阳台、卧室、客厅等空间。采用低功耗LED光源,安全节能,光线柔和均匀,支持呼吸模式与满天星效果,可...
¥ 7.65

公牛官方旗舰店开关插座空调16A插座五孔10A面板暗装多孔G12白灰

公牛官方旗舰店提供一系列高质量的开关插座和空调配件。这款16A插座五孔面板采用暗装设计,适用于多种安装环境,如墙面、天花板等。它具有10A的电流容量,可以满足家庭...
¥ 5.55

电位器旋钮电流调节螺帽直流逆变电焊机二保焊送丝机通用旋钮B102

电位器旋钮电流调节螺帽适用于直流逆变电焊机和二保焊送丝机,是一款通用的旋钮B102。该旋钮采用优质材料制造,具有耐磨损、耐高温、耐腐蚀等特点,能够长时间稳定运行...
¥ 0.7

喜美诺排插插座面板多孔排插家用宿舍接线板插排国标线板延长线

喜美诺排插,一款精心设计的多孔插座面板,专为家庭和宿舍环境而造。它不仅提供便捷的接线体验,更符合国标安全标准,确保使用过程中的安全与稳定。这款排插采用高质量材...
¥ 11.9

O型圈氟橡胶圆条丁腈胶硅胶垫片防水O三元乙丙EPDM密封件骨架油封

O型圈、氟橡胶圆条、丁腈胶、硅胶垫片、三元乙丙(EPDM)密封件及骨架油封是广泛应用于机械、汽车、航空航天及建筑等领域的关键密封元件。氟橡胶耐高温、耐腐蚀,适用...
¥ 1

网站栏目