Джон Ф.Уэйкерли Проектирование цифровых устройств. Том I (2002) (1095889), страница 96
Текст из файла (страница 96)
Это вызывает временный пробой в диэлектрике, что позволяет отрицательному заряду накопиться в плавающем затворе. Когда высокое напряжение снимается, в плавающем затворе остается отрицательный заряд. При выполнении последующих операций отрицательный заряд препятствует «открыванию» транзистора, когда на неплавающий затвор поступает сигнал высокого уровня; транзистор оказывается фактически отключенным от схемы.
Производители схем ЕР1.О утверждают, что надлежащим образом запрограммированная ячейка сохранит 70% своего заряда, по крайней мере, в течение 1О лет, даже в том случае, если микросхема будет хранится при температуре 125'С. Поэтому в большинстве приложений можно считать, что результат программирования сохраняется постоянно. Однако запрограммированную в схеме ЕРЕО конфигурацию можно стереть. Хотя некоторые первые микросхемы ЕРМО помещались в корпус с прозрачной крышкой и для стирания использовали свет, наиболее популярные современные 5.3.
Комбинационныепрсграмыируеыыелогическиеустройства 411 устройства являются электрически отираемыми програм миру«мыми логи чески ми уст робот«ам и (е!есгг!са!!у «газа(г!«Рт) Плавающие затворы в электрически стираемом ПЛУ окружены очень тонким слоем диэлектрика, и заряд можно удалить из ннх путем подачи на неплввающнй затвор напряжения, полярность которого противоположна полярности„необходимой для накопления заряда в плавающем затворе. Таким образом, тот же самый программатор, который обычно используется для программирования ПЛУ, можно применить также для стирания схемы ЕРЬ() перед программированием ее заново.
В ббльших по размерам ««лажных» ПЛУ Р'сотр!гх" Р! О, СРЬР) также применяется метод программирования с плавающим затвором. Даже в еще больших устройствах, часто называемых пер«программ пру«ными «елтильными матронами (1!е!г1-ргойгаттаЫ« 8аге а«гауз, ГРАЛ), для управления кажлым соединением используют ячейки оперативного запоминающего устройства (ОЗУ). Ячейки ОЗУ являются энергозависимыми: они не сохраняют свое состояние при выключении питания.
Поэтому при подаче на РРОА напряжения питания в его ОЗУ необходимо записать конфигурацию, хранящуюся отдельно во внешней энергонезависимой памяти. Такой памятью обычно служит программируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ), подключенное непосредственно к схеме РРОА, или память микропроцессорной подсистемы, загружающей схему РРОА при инициализации системы в целом. *5.3.6. Программирование и тестирование микросхем Для разрушения плавких перемычек, накопления заряда в плавающих затворах транзисторов илн для осуществления каких-то других действий, необходимых для программирования ПЛУ, применяется специальное оборудование. Эта аппаратура, имеющаяся в настоящее время почти во всех лабораториях, разрабатывающих и создающих цифровые устройства, называется програч.иатораии ПЛУ (Рй0 ргойг аттег) или программаторами ПЗУ(РВОМргодгаттег), (Программаторы можно применять как для записи в программируемые постоянные запоминающие устройства (ППЗУ), так и для программирования ПЛУ) Типичный программатор ПЛУ имеет разъем или разъемы, с помощью которых подключаются программируемые устройства, и канал «загрузки» желаемой конфигурации соединений в программатор.
Обычно загрузка осуществляется нз подключенного к программатору персонального компьютера. Как правило, при программировании микросхема ПЛУ переводится программатором в специальный режим работы. Например, применительно к описанным в этой главе ПЛУ программирование соединений осуществляется по отношению к восьми плавким перемычкам одновременно, и происходит это следующим образом; 1. Для перевода микросхемы в режим программирования на один из специально предназначенных для этого выводов подается высокое напряжение (порядка 14 В). 2. Путем подачи двоичного «адреса» на определенные входы микросхемы, выбирается группа из восьми плавких перемычек. (Например, в микросхеме 828100 имеется 1920 перемычек, и поэтому ей требуется 8 входов, чтобы выбрать одну из 240 групп, по 8 перемычек в каждой.) 4т2 Глава 5.
Практическая рааработкасхеыкомбииациониойлогики ИЗМЕНЕНИЕ «ЖЕЛЕЗА» НАЛЕТУ В типичном случае нужная конфигурация соединений заносится в ОЗУ, входящее с состав РРОА, из ПЗУ, но существуют такие приложения, где конфигурация соединений фактически считывается с дискеты. Вы только что получили дискету с новой версией программы? Считайте, что вы только что получили также новый вариант аппаратуры! Эта концепция приводит нас к захватывающей идее, уже использованной в некоторых приложениях, а именно — к созданию «перестраиваемых аппаратных средств», когда аппаратная часть перестраивается «на лету» с целью оптимизировать ее параметры применительно к решаемой в данный момент конкретной задаче. 3. На выходы микросхемы подается 8-разрядное число, задающее желаемый результат программирования для каждой из выбранных перемычек (выходы в режиме программирования используются как входы).
4. На некоторое время (порядка 100 микросекунд) увеличивается напряжение на другом специально предназначенном для этого выводе для программирования выбранных восьми плавких перемычек. 5. Напряжение на втором специальном выводе уменьшается (до 0 В), чтобы программатор мог выполнить считывание и проверить правильность программирования выбранных восьми плавких перемычек.
6. Шаги с 1 по 5 повторяются для каждой группы из восьми плавких перемычек. Многие ПЛУ вЂ” в частности, самые большие схемы СРЕР— обладают свойством лрограммируемости в системе (1л-зузгет ргоягаттаЫ!1гу). Это означает, что устройство может бьжь запрограммировано после того, как оно уже запаяно в систему.
В этом случае конфигурация разрушаемых перемычек вводится последовательно с помощью четырех дополнительных сигналов и выводов, называемых портам,УТАО (ЛАП рогй )ТАΠ— )о)пг Тезг Ащотайоп Оговор), который определен стандартом 1ЕЕЕ 1149.1. Эти сигналы позволяют составить из различные устройств на данной печатной плате «цепочку последовательного опроса» («да)зу сла1п») для выбора и программирования в процессе изготовления платы через единственный специальный разъем порта )ТАО.
При этом не требуется никакого специального высоковольтного источника питания; в каждом устройстве для получения высокого напряжения, необходимого при программировании, применяется внутренняя схема накачки заряда. Как было отмечено выше, на 5-м шаге проверяется правильность программи. рования выбранных плавких перемычек. Если после первого программирования перемычек обнаружены ошибки, то операцию можно повторить; если ошибки обнаруживаются после нескольких попыток, то микросхема бракуется (часто с большим пристрастием н желанием нанести ей вред). При проверке конфигурации запрограммированного устройства подтверждение того факта, что плавкие перемычки установлены должным образом, еще не 5.4.Дешифраторы 413 доказывает, что УстРойство будет выполнять логическую функцию, соответствующую установленной конфигурации перемычек, Это происходит потому, что устройство может иметь не связанные с программированием внутренние дефекты, такие как отсутствие соединений между плавкнми перемычками и злементами решетки И-ИЛИ.
Единственный способ обнаружить все дефекты состоит в том, чтобы поставить устройство в нормальный режим работы, подать на входы набор нормальных логических сигналов и наблюдать сигналы на выходах. Соответствующие наборы входных и выходных сигналов, называемые тестовыми векторами, могут быть заданы разработчиком, как мы видели в разделе 4.б.7, нли могут быть образованы автоматически в соответствии со специальной программой генерирования тестовых векторов.
Независимо от того, как получены тестовые векторы, у большинства программаторов есть возможность подавать входные тестовые векторы на ПЛУ и сравнивать выходные сигналы с ожидаемыми. Большинство ПЛУ имеют зсициту конфигурации соединений (зесип~ууизе), которая, будучи установлена, блокирует возможность чтения конфигурации перемычек в устройстве.
Производители могут запрограммировать схему так, чтобы никто не мог считать нз ПЛУ конфигурацию перемычек с целью копирования устройства. Тем не менее, даже если установлена защита конфигурации соединений, тестовые векторы все же работают, так что проверка ПЛУ возможна. 5.4. Дешифраторы Дешифратор (с!есос!ег) — это логическая схема с несколькими входами и несколькими выходами, которая преобразует кодированные входные сигналы в кодированные выходные сигналы, причем входные и выходные коды различны.
Входной код обычно имеет меньшее число разрядов, чем выходной код, и между входными и выходными кодовыми словами имеется взаимно-однозначное соответствие. Прн езаиино-однозначном соответствии (опе-Го-опе таррте) каждое входное кодовое слово порождает отличное от других выходное кодовое слово. Общая структура декодера приведена на рис. 5. 3 1, Для того чтобы дешифратор нормально выполнял функцию отображения, необходимо подать сигналы на входы разрешения, если таковые имеются. Иначе дешифратор отображает все входные кодовые слова кода в единственное «запрещенное» выходное кодовое слово.
В большинстве случаев роль входного кода играет и-разрядный двоичный код, где и-разрядное двоичное слово представляет одну из 2' различных кодированных величин. Обычно это целые числа от 0 до 2"-1. Иногда, для представления мен ьшего, чем 2", числа величин, применяют усеченный и-разрядный двоичный код. Например, в двоична-десятичном коде 4-разрядные комбинации от 0000 до 1001 представляют десятичные цифры от 0 до 9, а комбинации от! 010 до 111! не используются. В большинстве случаев роль выходного кода играет т-разрядный код «! из т», у которого в любой момент времени отличен от нуля один бит.
Таким образом, в коде «! из 4» с высоким активным уровнем сигнала на выходах кодовые слова имеют вид: 0001, 00! О, О! 00 и 1000. Прн низком активном уровне сигнала на выходах кодовые слова имеют вид: 1110, 1101, 101! и 01! 1. 414 Глава 5. Практическая разработка схем комбинационной логики Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
