通用陣列邏輯GAL實(shí)現(xiàn)基本門電路的設(shè)計(jì)

通用陣列邏輯GAL實(shí)現(xiàn)基本門電路的設(shè)計(jì)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br /> 1.了解GAL22V10的結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用；
2.掌握GAL器件的設(shè)計(jì)原則和一般格式；
3.學(xué)會(huì)使用VHDL語言進(jìn)行可編程邏輯器件的邏輯設(shè)計(jì)；
4.掌握通用陣列邏輯GAL的編程、下載、驗(yàn)證功能的全部過程。
二、實(shí)驗(yàn)原理
1. 通用陣列邏輯GAL22V10
通用陣列邏輯GAL是由可編程的與陣列、固定（不可編程）的或陣列和輸出邏輯宏單元（OLMC）三部分構(gòu)成。GAL芯片必須借助GAL的開發(fā)軟件和硬件，對其編程寫入后，才能使GAL芯片具有預(yù)期的邏輯功能。GAL22V10有10個(gè)I/O口、12個(gè)輸入口、10個(gè)寄存器單元，最高頻率為超過100MHz。
ispGAL22V10器件就是把流行的GAL22V10與ISP技術(shù)結(jié)合起來，在功能和結(jié)構(gòu)上與GAL22V10完全相同，并沿用了GAL22V10器件的標(biāo)準(zhǔn)28腳PLCC封裝。ispGAl22V10的傳輸時(shí)延低于7.5ns，系統(tǒng)速度高達(dá)100MHz以上，因而非常適用于高速圖形處理和高速總線管理。由于它每個(gè)輸出單元平均能夠容納12個(gè)乘積項(xiàng)，最多的單元可達(dá)16個(gè)乘積項(xiàng)，因而更為適用大型狀態(tài)機(jī)、狀態(tài)控制及數(shù)據(jù)處理、通訊工程、測量儀器等領(lǐng)域。ispGAL22V10的功能框圖及引腳圖分別見圖1-1和1-2所示。
另外，采用ispGAL22V10來實(shí)現(xiàn)諸如地址譯碼器之類的基本邏輯功能是非常容易的。為實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)編程，每片ispGAL22V10需要有四個(gè)在系統(tǒng)編程引腳，它們是串行數(shù)據(jù)輸入(SDI)，方式選擇(MODE)、串行輸出(SDO)和串行時(shí)鐘(SCLK)。這四個(gè)ISP控制信號巧妙地利用28腳PLCC封裝GAL22V10的四個(gè)空腳，從而使得兩種器件的引腳相互兼容。在系統(tǒng)編程電源為+5V，無需外接編程高壓。每片ispGAL22V10可以保證一萬次在系統(tǒng)編程。
ispGAL22V10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖1-3所示。
2.編譯、下載源文件
用VHDL語言編寫的源程序，是不能直接對芯片編程下載的，必須經(jīng)過計(jì)算機(jī)軟件對其進(jìn)行編譯，綜合等最終形成PLD器件的熔斷絲文件(通常叫做JEDEC文件，簡稱為JED文件)。通過相應(yīng)的軟件及編程電纜再將JED數(shù)據(jù)文件寫入到GAL芯片，這樣GAL芯片就具有用戶所需要的邏輯功能。?
3.工具軟件ispLEVER簡介
ispLEVER 是Lattice 公司新推出的一套EDA軟件。設(shè)計(jì)輸入可采用原理圖、硬件描述語言、混合輸入三種方式。能對所設(shè)計(jì)的數(shù)字電子系統(tǒng)進(jìn)行功能仿真和時(shí)序仿真。編譯器是此軟件的核心，能進(jìn)行邏輯優(yōu)化，將邏輯映射到器件中去，自動(dòng)完成布局與布線并生成編程所需要的熔絲圖文件。軟件中的Constraints Editor工具允許經(jīng)由一個(gè)圖形用戶接口選擇I/O設(shè)置和引腳分配。軟件包含Synolicity公司的“Synplify”綜合工具和Lattice的ispVM器件編程工具，ispLEVER軟件提供給開發(fā)者一個(gè)簡單而有力的工具。