Электронные промышленные устройства. Кузнецов Б.Ф. - 81 стр.

                                                                                            81

     2.7. ПРОГРАММИРУЕМЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫЕ СХЕМЫ

                       Ключевые понятия раздела
                        Базовый матричный кристалл. Программируемая логическая интегральная
                        схема. Общий принцип построения ПЛИС. И – матрица. ИЛИ – матрица. Про-
                        граммируемая матричная логика.

       С развитием интегральных микросхем возникланеобходимость программировать их для
выполнения узкоспециализированных задач. Проектирование микросхемы достаточно дорого и
окупает себя только при производстве большого количества микросхем. В настоящее время разра-
ботаны микросхемы, которые программируются производителем или самими пользователями. В
зависимости от метода реализации спроектированного устройства различают несколько подходов.
Рассмотрим их более подробно.
       Базовый матричный кристалл (БМК) (англ.ULA - UncommitedLogicArray) — большая инте-
гральная схема которая программируется технологически, путѐм нанесения маски соединений
последнего слоя металлизации. БМК с маской заказчика обычно изготавливались на заказ не-
большими сериями.
       Достоинство БМК состоит в следующем. Разработчику необходимо применить оригиналь-
ные схемные решения на основе БИС, но существующие БИС для этих целей не подходят. Разра-
батывать с нуля и производить очень долго, неэффективно и дорого. Выход — использовать базо-
вые матричные кристаллы, которые уже разработаны и изготовлены. Базовый матричный кри-
сталл напоминает библиотеку подпрограмм и функций для языков программирования. На нѐм раз-
ведены, но не соединены элементарные цепи и логические элементы. Заказчиком разрабатывается
схема соединений, так называемая маска. Эта маска наносится в качестве последнего слоя на базо-
вый матричный кристалл и элементарные схемы и разрозненные цепи на БМК складываются в
одну большую схему. В итоге заказчик получает готовую БИС, которая получается ненамного
дороже исходного БМК.
       Программируемая логическая интегральная схема - ПЛИС (англ. PLD – ProgrammableLo-
gicDevice) – электронный компонент, используемый для создания цифровых интегральных схем. В
отличие от обычных цифровых микросхем, логика работы ПЛИС не определяется при изготовле-
нии, а задаѐтся посредством программирования (проектирования). Для программирования исполь-
зуются отладочные среды, позволяющие задать желаемую структуру цифрового устройства.
       Некоторые производители ПЛИС предлагают процессоры для своих ПЛИС, которые могут
быть модифицированы под конкретную задачу, а затем встроены в ПЛИС, тем самым уменьшив
место на печатной плате и упростив разработку для самой ПЛИС.


                       2.7.1. Общие принципы построения ПЛИС

      Применение логических схем, программируемых пользователем, позволяетзначительно со-
кратить время на разработку. Выпуск малых партий становится экономически целесообразным.
      Как уже известно, логические связи любой схемы могут быть выражены в нормальной
форме ИЛИ, т. e. логической суммы ИЛИ полных конъюнкций.
      Схема на рис. 2.52 содержит программируемые связи, обозначенные косой чертой. Эти свя-
зи являются непроводящими. Проводящие связи обозначены крестом. В схемотехнике в общем
используются условные обозначения как на рис. 2.53.