Xem mẫu
- LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP GVHD : TRAÀN VAÊN TROÏNG
Caáu truùc ñieàu khieån
Vaøo/ra
Clock
ñoàng boä
71
39
70
38
69
68 37
.
36
.
35
.
34
.
. .
.
.
.
.
.
.
.
. .
.
.
.
.
.
.
.
. .
.
.
.
.
.
.
.
. .
.
.
.
.
.
.
.
. .
.
.
.
.
.
.
.
. 7
.
6
.
5
.
4
4
3 3
2
2
1
CLEAR
OE/ CLK 0 1 2 3 4 5 6 7
Hình 3.12 . Sô ñoà logic khoái caáu truùc ñieàu khieån EPLD EP900
ÖÙng duïng vi maïch soá laäp trình Trang 40
- LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP GVHD : TRAÀN VAÊN TROÏNG
9. Hoï vi maïch PML ( Programmable Macro Logic).
Hoï vi maïch ñöôïc coâng ty Signetics söû duïng caáu truùc môùi goïi laø “foldback”
(gaáp veà). Maïch logic “foldback” söû duïng moät coång NAND ñôn hay maûng NOR
keát hôïp vôùi moät caáu truùc lieân keát laäp trình trung taâm cho pheùp thöïc hieän nhieàu
möùc logic khaùc nhau ñeå lieân keát vôùi macro ngoû vaøo vaø ngoû ra. Nhö trong hoï vi
maïch PML, moät maûng NAND ñöôïc söû duïng vì coång NAND coù toác ñoä truyeàn
nhanh nhaát trong coâng ngheä löôõng cöïc.
Töø khoùa macro ñeå tham khaûo mo ät khoái chöùc naêng vaø coù theå xaùc ñònh moät
tín hieäu ngoû vaøo, moät coång ñeäm ngoû ra hay baát cöù moät haøm logic naøo nhö FF,
maïch ñeám hay maïch toå hôïp. Coâng ty Signetics phaân loaïi caùc macro nhö sau:
ngoû vaøo laø macro ngoû vaøo, macro ngoû ra vaø nhöõng khoái chöùc naêng khaùc nhö
thanh ghi hay maïch toå hôïp thì goïi laø macro chöùc naêng. Macro cuûa hoï ML moâ taû
ôû hình 3.13. So vôùi caáu truùc maûng AND – OR cuûa caùc hoï IC PAL vaø FPLA thì
caáu truùc maûng NAND phöùc taïp hôn. Ñeå ñôn giaûn cho vieäc tìm hieåu, xeùt ví duï
sau:
Hình 3.14 a trình baøy moät maïch logic ñôn giaûn söû duïng caáu truùc AND – OR
cuûa hoï vi maïch PAL vaø hình 3.14 b söû duïng caáu truùc NAND – NAND vôùi chöùc
naêng töông töï nhöng coù öu ñieåm laø khoâng bò giôùi haïn vôùi caùc haøm coù hôn 2 caáp
logic. Maëc khaùc, caáu truùc cuûa PML taän duïng toái ña caùc coång logic vaø caùc khaû
naêng hoaït ñoäng cuûa vi maïch.
Ví duï nhö ôû hoï PAL vaø FPLA khi caàn theâm moät bieán ôû ngoû vaøo seõ choïn
ñöôøng tín hieäu ngoû ra xem nhö moät ñöôøng tín hieäu ngoû vaøo, do ñoù seõ laøm taêng
thôøi gian truyeàn vaø laõng phí moät ngoû ra. Ñoái vôùi hoï PML thì taát caû caùc ngoû vaøo
cuûa coång NAND ñöôïc söû duïng nhö laø ngoû vaøo cuûa tín hieäu vaø caùc haøm logic
ñöôïc thöïc hieän vôùi caáu truùc 3 caáp logic. Vi maïch ñaïi dieän cho hoï PML laø PLHS
501 coù caáu taïo goàm 72 coång NAND trong ñoù coù 44 coång NAND ñöôïc duøng ñeå
hoã trôï cho macro ngoû ra. Vi maïch coù 24 ngoû vaøo, 8 coång ñeäm XOR ôû ngoû ra vôùi
4 coång taùc ñoäng ôû möùc thaáp , coù 4 coång taùc ñoäng ôû möùc cao vaø coù 8 ñöôøng döõ
lieäu 2 chieàu. Vi maïch coù 52 chaân vôùi kieåu chaân theo daïng PLCC. Hình 3.15
trình baøy caáu truùc cuûa PLHS 501 .
Caùc coång ñeäm ngoû ra 3 traïng thaùi ñöôïc ñieàu khieån baèng töøng coång NAND
rieâng ñeå taïo neân tính linh hoaït trong thieát keá.
ÖÙng duïng vi maïch soá laäp trình Trang 41
- LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP GVHD : TRAÀN VAÊN TROÏNG
Maûng NAND MxN
1
N goû
0
vaøo
Ngoû ra
macro
macro
0
Ngoû ra
macro
Haøm
macro
Hình 3.13 . Sô ñoà logic laäp trình macro
a) b)
Hình 3.14. Maïch logic söû duïng caáu truùc “ flodback”
ÖÙng duïng vi maïch soá laäp trình Trang 42
- LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP GVHD : TRAÀN VAÊN TROÏNG
a) Maïch laät RS
b) Maïch laät D
Hình 3.15 . Maïch laät RS vaø D söû duïng caáu truùc PML
ÖÙng duïng vi maïch soá laäp trình Trang 43
- LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP GVHD : TRAÀN VAÊN TROÏNG
I23 . . I0
I
71
70
.
.
.
.
.
0
1
Hình 3.16. Sô ñoà chöùc naêng PLS 501
ÖÙng duïng vi maïch soá laäp trình Trang 44
- LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP GVHD : TRAÀN VAÊN TROÏNG
10. Hoï vi maïch ERASIC(Erasable Programmable Application Specific
IC).
Hoï vi maïch ERASIC ñöôïc giôùi thieäu bôûi coâng ty Exel Microeletronics coù
caáu truùc töông töï nhö hoï PML nhöng ñöôïc cheá taïo baèng coâng ngheä CMOS
EEPROM khaùc vôùi hoï PML duøng coâng ngheä löôõng cöïc . Moät ñaëc ñieåm khaùc
bieät nöõa laø hoï ERASIS söû duïng caáu truùc maûng NOR , vì trong coâng ngheä CMOS
coång NOR coù thôøi gian truyeàn nhanh nhaát. Vi maïch ñaàu tieân cuûa hoï naøy laø XL
78C800 coù 24 chaân vôùi maät ñoä thích hôïp khoaûng 800 coång.
XL78C800 coù 12 ngoû vaøo vaø 10 chaân I/O ñöôïc lieân keát vôùi caùc coång laäp
trình. Chaân soá 1 laø ñöôøng cung caáp tín hieäu xung clock cho FF JK, chaân 13 duøng
ñeå ñieàu khieån caùc coång ñeäm ngoû ra cho caùc coång laäp trình, 8 ngoû vaøo ñöôïc ñöa
vaøo maûng NOR thoâng qua caùc maïch laät, 2 coång NOR ñöôïc söû duïng ñeå ñieàu
khieån maïch laät. Ngoû ra cuûa coång NOR ñöôïc caáu taïo baèng caùc khoái PCE (Polarity
Control Element ) ñeå taêng tính ling hoaït.
XL78C800 coù 32 bieán ôû ngoû vaøo coång NOR, hai bieán duøng ñeå ñieàu khieån
maïch laät vaø coù 30 bieán duøng cho coång laäp trình.
Hình 3.17 trình baøy sô ñoà logic cuûa coång laäp trìnhtrong vi maïch
XL78C800.Coù ba ngoû vaøo cuûa tín hieäu J,K,O ñöôïc ñöa vaøo coång laäp trình.Vôùi
hai bieán J,K ñeå ñieàu khieån FF JK. Töø coång laäp trình cuõng coù 4 ñöôøng tín hieäu
ñöôïc ñöa veà maûng NOR. Chaân cuûa vi maïch keát hôïp vôùi caùc coång laäp trình ñöôïc
keát noáùi vôùi ngoû vaøo cuûa boä ña hôïp (IN-MUX) vaø foái vôùi coång ñeäm ngoû ra.
Ngoaøi ra coøn coù caùc ñöôøng tín hieäu xung clock vaø xung xoùa khoâng ñoàng boä cho
FF JK, moät ñöôøng tín hieäu OE ñeå ñieàu khieån coång ñeäm ngoû ra. Boä ña hôïp ngoû
ra seõ löïa choïn caùc tín hieäu töø bieán O hay töø ngoû ra cuûa FF JK. ÔÛ IN- MUX cho
pheùp tín hieäu vaøo ñi môùi maûng NOR töø chaân IC hay töø bieán O cuûa maûng NOR.
Chaân ñieàu khieån cuûa boä ña hôïp ngoû ra OE-MUX duøng ñeå ñieàu khieån coång ñeäm
ngoû ra hoaït ñoäng 1 chieàu hay 2 chieàu hay ôû trang thaùi toång trôû cao. Sô ñoà coång
laäp trình ôû hình 3.17
Sô ñoà coång laäp trình treân trình baøy 3 cheá ñoä laøm vieäc cuûa vi maïch. Thôøi
gian truyeàn cuûa vi maïch hoï ERASIC laø 35 ns coäng vôùi thôøi gian truyeàn qua
maûng NOR laø 20 ns do ñoù thôøi gian truyeàn cuûa vi maïch laø 55 ns, doøng tieâu thuï
35 mA, so vôùi doøng tieâu thuï cuûa PLHS 501 laø 250 mA. Qua söï so saùnh treân cho
thaáy coâng suaát tieâu thuï cuûa hoï ERASIC thaáp hôn hoï PML, ñoù laø öu ñieåm cuûa
coâng ngheä CMOS.
ÖÙng duïng vi maïch soá laäp trình Trang 45
- LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP GVHD : TRAÀN VAÊN TROÏNG
JQ
K
32 1
Hình 3.17 . Sô ñoà khoái coång laäp trình ERASIC XL78C800.
11. Hoï vi maïch LCA ( Logic Cell Array).
Hoï LCA ñöôïc coâng ty Xillinx giôùi thieäu döïa theo caùc caáu truùc cuûa coâng ty
MMI, ñaõ trình baøy moät caáu truùc ñoäc ñaùo trong caùc hoï cuûa PLD. Caáu truùc truyeàn
thoáng cuûa caùc hoï vi maïch PAL vaø FPLA laø caùc maûng AND – OR. Caùc coång laäp
trình coù caáu truùc cuûa hoï LCA goïi laø caáu truùc laäp trình cho ngöôøi söû duïng. Ñaëc
bieät laø trong caáu taïo cuûa LCA, hoï duøng RAM ñoäng ñeå taïo ra caùc chöùc naêng
logic theo yeâu caàu thieát keá. Nhöôïc ñieåm cuûa caùc teá baøo RAM ñoäng thöôøng
khoâng oån ñònh. Do ñoù caùc chöùc naêng seõ trôû laïi traïng thaùi ban ñaàu khi maát ñieän.
ÖÙng duïng vi maïch soá laäp trình Trang 46
- LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP GVHD : TRAÀN VAÊN TROÏNG
Ñeå hoã trôï cho vaán ñeà naøy hoï söû duïng theâm phöông phaùp löu tröõ môùi coù chöùc
naêng töông töï nhö ROM. Caáu truùc cuûa LCA ñöôïc moâ taû ôû hình 3.18, bao goàm
moät khoái IOB bao quanh ma traän cuûa khoái LCB.
CONFIGURATE
I/O BLOCK
LOGIC BLOCK
INTERCONNECT AREA
Hình 3.18. Caáu truùc LCA
Lieân keát caùc ñöôøng tín hieäu doïc vaø ngang giöõa 2 khoái giuùp cho vieäc keát
noái giöõa 2 khoái theâm thuaän tieän. Vi maïch ñaàu tieân cuûa hoï LCA laø XC 2064, coù
maät ñoä thích hôïp khaù phöùc taïp khoaûng 1200 coång logic, 58 khoái IOB cuøng moät
ma traän 8x8 haøng vaø coät taïo ra 64 khoái CLB. Taïo ra moät vi maïch khaùc laø XC
2018 coù maät ñoä tích hôïp khoaûng 1800 coång, coù 74 khoái IOB cuøng moät ma traän
10x10 taïo ra 100 khoái CLB. Vi maïch coù caùc ñöôøng tín hieäu xung clock, tín hieäu
reset ñaëc bieät vaø maïch taïo dao ñoäng thaïch anh beân trong IC duøng ñeå keát noái vôùi
caùc phaàn töû dao ñoäng baèng thaïch anh beân ngoaøi.
ÖÙng duïng vi maïch soá laäp trình Trang 47
- LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP GVHD : TRAÀN VAÊN TROÏNG
TS
Ngoû
ra
PIN
Ngoû
vaøo
DQ
Clk
= PROGRAM CONTROLLED
M ULTIPLEXER
Hình 3.19. Caáu hình khoái vaøo / ra ( IOB) cuûa LCA
Hình 3.19 trình baøy sô ñoà cuûa khoái IOB, bao goàm 1 coång ñeäm ngoû vaøo, boä
ña hôïp IN – MUX vaø FFD. Möùc ñieän aùp ngöôõng ôû ngoû vaøo coång ñeäm thích hôïp
cho caû hai hoï TTL vaø CMOS. Ngoû ra cuûa FFD ñöôïc noái vôùi ngoû vaøo cuûa boä ña
hôïp vaø ôû ngoû ra cuûa boä ña hôïp coù theå noái 1 hay nhieàu khoái CLB. Ngoû ra cuûa
khoái IOB goàm 1 coång ñeäm 3 traïng thaùi ñöôïc noái thaúng tôùi chaân IC.
III/ CAÙC PHAÀN MEÀM HOÃ TRÔÏ CUÛA PLD.
Caùc phaàn meàm hoã trôï cho caùc vi maïch laäp trình ñöôïc caùc coâng ty phaùt
trieån lieân tuïc, ngaøy caøng coù nhieàu tính ña daïng, coù theå hoã trôï cho nhieàu loaïi vi
maïch khaùc nhau neân coù tính caïnh tranh maïnh meõ trong thò tröôøng vi maïch laäp
trình.
1. Phaàn meàm PALASM 2 (PAL Assembler)
PALASM 2 cuûa coâng ty MMI laø phaàn meàm tieâu chuaån cho caùc vi maïch laäp
trình. Ñaây laø boä bieân dòch theá heä thöù 2 hoã trôï cho caùc vi maïch hoaït ñoäng khoâng
ñoàng boä, nhö caùc vi maïch hoï PAL cuûa coâng ty MMI, vi maïch hoï PLA vaø caùc vi
maïch cuûa coâng ty AMD.
2. Phaàn meàm AMAZE.
ÖÙng duïng vi maïch soá laäp trình Trang 48
- LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP GVHD : TRAÀN VAÊN TROÏNG
Phaàn meàm AMAZE ñöôïc coâng ty Signetics phaùt trieån vaø noù ñöôïc cung caáp cho
caùc khaùch haøng söû duïng vi maïch laäp trình cuûa coâng ty. Module chính cuûa phaàn meàm
AMAZE laø BLAST ( Boolean logic & State Transfer) duøng ñ eå bieân dòch caùc thoâng tin
ngoû vaøo chuyeån ñoåi sang caùc file chöông trình chuaån cuûa Signetics (caùc file coù phaàn môû
roäng laø ‘ STD ’). AMAZE hoã trôï ñeå moâ phoûng caùc vectô kieåm tra ñeå thieát keá theo yeâu
caàu cuûa ngöôøi söû duïng.
3. Phaàn meàm PLAN ( Programmable Logic Analysis).
Phaàn meàm PLAN ñöôïc coâng ty National Semiconductor giôùi thieäu hoã trôï cho caùc
vi maïch laäp trình côû vöøa vaø nhoû. PLAN laø moät ngoân ngöõ ñôn giaûn, duøng ñeå thöïc hieän
caùc bieåu thöùc cuûa ñaïi soá Boolean vaø coù khaû naêng giao tieáp vôùi caùc coâng cuï laäp trình ñeå
laäp trình cho vi maïch.
4. Phaàn meàm HELD (Harris Enhanced Language for Programmable Logic).
Coâng ty Harris phaùt trieån phaàn meàm HELD ñeå hoã trôï cho caùc khaùch haøng söû duïng
vi maïch laäp trình cuûa hoï. HELD söû duïng giao dieän töông töï nhö phaàn meàm PLAN
nhöng cuõng coù nhöõng ñieåm khaùc bieät. HELD khoâng coù khaû naêng löïa choïn caùc vi maïch
laäp trình nhöng coù khaû naêng kieåm tra loãi toång quaùt. Ngoaøi ra HELD coøn yeâu caàu caùc
phöông trình ngoõ vaøo ôû daïng toång caùc tích ( SOP).
5. Phaàn meàm PLPL (Programmable Logic Programming Language).
PLPL ñöôïc coâng ty Avanced Micro Devices giôùi thieäu vaøo naêm 1984. Ñaây laø phaàn
meàm tieán boä nhaát so vôùi caùc phaán meàm tröôùc, coù nhöõng ñaëc ñieåm môùi vaø khaû naêng caøi
ñaët ñöôïc môû roäng hôn so vôùi phaàn meàm AMAZE. Nhöõng ñaëc ñieåm môùi nhö cho pheùp
ñòfh nghóa vaø söû duïng caùc chaân cuûa vi maïch cho moät nhoùm tín hieäu cuõng nhö söû duïng
caùc phöông trình cuûa ñaïi soá Boolean. PLPL cuõng hoã trôï caùc phöông trình phöùc taïp coù
nhieàu caáp logic khaùc nhau. Ngoaøi ra boä bieân dòch naøy cuõng ñeå öùng duïng nguyeân lí
Demorgan, caùc haøm cuûa ñaïi soá Boole an nhöng khoâng baét ñöôïc ôû daïng toång cuûa caùc tích
do ñoù cho pheùp cuù phaùp linh hoaït hôn.
6. Phaàn meàm APEEL (Assembler for Programmable Electrically Erasable
Logic).
Vaøo naêm 1987, Coâng ty International Cmos Technology giôùi thieäu trình bieân dòch
APEEL. APEEL laø moät trình bieân dòch ñôn giaûn phuø hôïp vôùi caùc yeâu caàu thieát keá vöøa
vaø nhoû vaø coù chöùc naêng moâ phoûng. APEEL goàm moät chöông trình soaïn thaûo toaøn maøn
hình vaø ôû ngoû ra theo tieâu chuaån cuûa JEDEC. Nhöng khuyeát ñieåm cuûa boä bieân dòch naøy
laø khoâng hoã trôï ñeå toái giaûn caùc bieåu thöùc logic. Phaàn meàm APEEL caøi ñaët treân caùc maùy
tính caù nhaân cuûa coâng ty IBM vaø caùc coâng ty khaùc thích hôïp vôùi noù.
7. Phaàn meàm IPLDS II (Intel Programmable Logic Devolopment System II).
ÖÙng duïng vi maïch soá laäp trình Trang 49
nguon tai.lieu . vn