Джон Ф.Уэйкерли Проектирование цифровых устройств. Том I (2002) (1095889), страница 176
Текст из файла (страница 176)
8.19. Условные обозначения биполярных комбинационных и последо- вательностных ПЛУ 8.3.2. Последовательностные устройства типа ОА~. В разделе 5.3.3 мы представили электрически стираемое ПЛУ ОАЫ6Ч8 Два «управляющих архитектурой» программируемых соединения позволяют выбрать одну из трех основных конфигураций этого устройства. Одна из них — конфигурация 16 РВС ("С" — от слова "согпр!ех", «сложный») — была описана в разделе 5.3.3 и приведена там на рис. 5.27, по своей структуре она похожа на биполярное комбинационное ПЛУ РАЫ6Ь8. Конфигурация 16РВВ("8"-от слова "в!глр!е", «простой») немного отличается от конфигурации 16Ч8С возможностями комбинационной логики !пояснения см, в отступлении от основного текста дальше в этом разделе).
Третья конфигурация 16РВ)1 обеспечивает наличие триггеров на всех выходах или на некоторых из нчх. На рис. 8.20 показана структура этого устройства в том случае, когда триггеры имеются на всех выходах, Все триггеры управляются общим тактовым сигналом, подаваемым на вывод 1, как и в биполярных ПЛУ, рассмотренных в предыдущем разделе. Точно так же все выходные буферы управляются общим сигналом разре1пения выхода, подаваемым на вывод 11. 8.3.
Последовательностные ПЛУ 797 ог ог ог ог г Рис. 8.20. Принципиальная схема ИС 16Н8 в «регистровой» конфигурации Схема внутри каждого блока, обведенного пунктирной линией на рис. 8.20, носит названнемакроячейки выходной логики (оигрит!о81слгасгосеМ). ИС 16Ч8К значительно более гибкое устройство, нежели микросхема РАЬ|бК8, поскольку можно по отдельности задавать конфигурацию каждой макроячейки так, чтобы 798 Глава 8. Практическая разработка схем последовательной логики (а) Махровчейка с регнстроое ськ ВОЙ выходной лопаОЙ (Ы Маяхжчейа с хоибннацн- ОЕ С.К ОННОЙ ВЬВОДНОй ЛГГНЩй Рис. 8.21. Макроячвйки выходной логики для ИС 16Ч890 (а) регистровая кон- фигурация; (Ь) комбинационная конфигурация ИС 20Р8 похожа на микросхему 16Ч8, но поставляется в корпусе с 24 выводами; ее четыре дополнительных вывода служат только входами.
У каждого вентиля И в ИС 20Ч8 имеется 20 входов, на что указывает число "20" в ее названии. «ПРОСТАЯ» КОНФИГУРАЦИЯ 18Ч88 «Простаян конфигурация 16Ч88 ИС ПАЬ16Ч8 используется довольно редко, так как ее возможности являются, по большей части, подмножеством функций, выполняемых этой ИС в конфигурации 16ЧЗС. В варианте 16Ч88 один из термов И на каждом выходе заменен программируемым соединением, позволяющим удерживать выходной буфер в открытом нли в запертом состоянии. Другими словами, каждый выходной вывод можно запрограммировать таким образом, чтобы выдача сигнала на него была всегда разрешена или всегда запрещена (кроме выводов 15 и ! 6; выходы на эти выводы всегда разрешены).
Сигналы, возникающие на всех выходных выводах (кроме выволов 15 и 16), могут быть входными сигналами матрицы И независимо от того, заперт буфер или открыт. Единственное достоинство конфигурации 16Ч88 по сравнению с вариантом 16Ч8С заключается в том, что у вентиля ИЛИ на каждом выходе имеется по восемь входных термов И, а не по семь. Назначение архитектуры 16Ч88 состояло, главным образом, в том, чтобы эмулировать уже вышедшие из употребления бнполярные ПЛУ, в которых допускалось наличие восьми термов-произведений на один выход и входами бьши выводы !2 и 19, которые в конфигурации! 6Ч8С не являются входами.
Надлежащим образом запрограммированная микросхема 16Ч8 в конфигурации "8" совместима по выводам с ИС РАЬ!ОН8, РАЬ12Н6, РАЬ!4Н4, РА1.16Н2, РА1.!ОЬ8, РАЬ12Ь6, РАЬ14Ь4 и РАЬ161.2 н ею можно воспользоваться для замены перечисленных микросхем, обойти триггер, то есть обеспечить наличие комбинационного выхода. На рис. 8.21 показаны две возможные конфигурации макроячейкн в ИС 16Ч8К: (а) регистровая конфигурация н (Ь) комбинационная конфигурация, Следовательно, устройство можно запрограммировать так, чтобы любой набор выходов был регистровым или комбинационным вплоть до полного числа выходов, равного 8. 8.3.
Последоввтельностные ПЛУ 799 В корпусе с 24 выводами поставляется также ИС 22ПО, общая структура которой приведена на рис. 8.22; но эта микросхема является более гибким устройством, нежели ИС 20Ч8. У ИС 22Ч10 нет такого «управления архитектурой», как у 16Ч8 и 20Ч8, однако с ее помощью можно не только реализовать любую функцию, выполняемую микросхемой 20Ч8, но достичь еще большего. ИС 22Ч ! О допускает наличие большего числа термов-произведений, чем ИС 20ЧЗ, у схемы 22Ч10 на два входа общего назначения больше и ббльшие возможности управления выходом.
Главные отличия ИС 22Ч! 0 от ИС 20Ч8 состоят в следующем: ° Как и в архитектуре 20ЧЗК, каждую макроячейку выходной логики можно запрограммировать так, чтобы она имела регистровую или комбинационную конфигурацию. Однако сами макроячейки в ИС 22Ч!0 отличаются от макроячеек ИС 16ЧЗ и ИС 20Ч8, как это видно из рис.
8.23. ° Один из термов-произведений управляет выходным буфером независимо от того, какая конфигурация выбрана для макроячейки: регистровая или комбинационная. ° Для любого выхода имеется, по меньшей мере, восемь термов-произведений, независимо от выбранной конфигурации макроячейки выходной логики. У «внутреннихв выводов число термов-произведений даже больше; оно доходит до 16 для каждого из двух «самых внутреннихь выволов. (Речь идет о средних выводах справа на рис. 8.22, где графическое изображение соответствует расположению выводов у Р1Р-корпуса с 24 выводами.) ь Тактовый сигнал, подаваемый на вывод 1, может играть роль комбинационного входного сигнала в любом терме-произведении.
° Глобальный асинхронный сигнал сброса генерируется в виде одного термапроизведения; с его помощью все внутренние триггеры сбрасываются в О. ° Глобальный синхронный сигнал установки в единичное состояние генерируется в виде одного терна-произведения; этим сигналом осуществлястся перевод всех внутренних триггеров в состояние 1, и происходит зто на нарастающем фронте тактового сигнала. ° Как и в схемах 16Ч8 и 20Ч8, полярность выходных сигналов в ИС 22Ч ! 0 программируется. Однако в случае регистровой конфигурации изменение полярности осуществляется на выходе О-триггера, а не на его входе. Это затрагивает некоторые детали программирования, когда необходимо изменить полярность, но не влияет на возможность реализации данной функции микросхемой 22Ч10 в целом.
Различие, обусловленное тем, в каком месте происходит изменение полярности, становится явным при программировании ПЛУ на том или ином языке, например, на языке АВЕЬ. В 90-е годы ИС !6Ч8, 20Ч8 и 22Ч10 были наиболее популярными ПЛУ и их применение бьшо самым рациональным с точки зрения стоимости (впрочем, см. замечание, вынесенное за пределы основного текста, в конце этого параграфа). На рис. 8,24 приведены условные обозначения этих трех микросхем. Большинство примеров в оставшейся части этой главы относится к проектированию соответствующих устройств на основе наименьшей из этих ИС, то есть на основе микпосхгмы ! 6чя 8.8. Поопедоватеиьностные ППУ 801 МИКРОСХЕМЫ РА1 И ОАЬ ИС типа САЬ, в том числе ОАЬ16Ч8 и ОАЬ20Ч8, впервые были выпущены фирмой Ьарйсе Яеппсопдиаог в середине 80-х годов.
За этими схемами последовала совместимая с ними по выводам ИС РАЬСЕ! 6Ч8 фирмы Аг)тапсек) М)сто Рек)сев ("С" в названии означает, что схема выполнена по КМОП-технологии, а "Е*' — что она является стнраемой). Несколько других производителей также выпускают совместимые устройства, но с другой маркировкой. В этой главе мы называем эти микросхемы их первоначальными именами 16Ч8, 20Ч8 и 22Ч10, не ставЯ себе целью пРедставить в деталЯх всю номенклатУРУ Различных производителей.
(а) ()з) мк мвк)линейка с комбинационной Макроячейкас репвскроаой вв -( Рис. 8.23. Макроячейки выходной логики для ИС 22Ч10: (а) регистровая конфигурация; (Ь) комбинационная конфигурация (СЬК вЂ” тактовый сигнал, ЯР— синхронная установка в 1, А — асинхронный сброс) око вввс ввк1вввн евкввввс овслвчвн омэвв~в рис. 8.24.
условные обозначения популярных микросхем типа ОАЬ. 8 3.3. Временные характеристики ПЛУ Комбинационные и последовательностные ПЛУ характеризуются несколькими вРеменными параметрами. Самые важные нз них указаны на рис. 8.25 и означают следующее: гно — задержка распространения сигнала от вывода внешнего входа, от двунаправленного вывода нли от входа «со стороны обратной связи» до ком- 802 Глава 8. Практическая разработка схем последовательной логики бинационного выхода; вход со стороны обратной связн (1евг1Ьасй 1нрнг) — это внутренний вход матрицы И вЂ” ИЛИ, на который подается сигнал с регистрового выхода внутренней макроячейки; данный параметр отио.
сится к комбинационным выходам; — задержка распространения тактового сигнала С1.К, отсчитываемая от нарастающего фронта этого сигнала до внешнего выхода; этот параметр ', относится к регистровым выходам; — задержка распространения от нарастающего фронта сигнала С1К до ре гистрового выхода макроячейки, соединенного с одним из входов матрицы И вЂ” ИЛИ со стороны обратной связи; когда значение г „задано, оно обычно меньше, чем г „; однако некоторые производители не указывают значение г „; в этом случае следует полагать, что 㠄— — з „; этот параметр относится к регистровым выходам; — время установления, в пределах которого входной сигнал должен удерживаться неизменным перед нарастающим фронтом тактового сигнала С1 К; этот параметр относится к сигналам, поступающим на 0-входы триггеров с внешних входов, с двунаправленных выводов и с входов со стороны обратной связи; ! — время удержания, в пределах которого входной сигнал должен оставаться н неизменным после нарастающего фронта тактового сигнала С1К; этот параметр также относится к сигналам поступающим на 0-входы триггеров; 1 — этим параметром определяется тактирование в схеме ПЛУ; он представляет собой частоту, на которой данное ПЛУ может работать надежно; его величина обратна наименьшему периоду тактового сигнала; из указанных выше временных характеристик можно вывести два значения этого параметра в зависимости от того, какая обратная связь реализована в вашем устройстве — внешняя или внутренняя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
