GAL器件的基本结构

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　　GAL（Generic Array Logic）是一种电擦除可重复编程的可编程逻辑器件，具有灵活的可编程输出结构 ，使得为数未几的几种GAL器件几乎能够代替所有PAL器件和数百种中小规模标准器件。而且，GAL器件采 用先进的EECMOS工艺，可以在几秒钟内完成对芯片的擦除和写入，并答应反复改写，为研制开发新的逻辑 系统提供方便，因此，GAL器件得到了广泛的应用。　　GAL可分为普通型GAL和新一代GAL两类，普通型GAL器件与PAL器件有相同的阵列结构，均采用与阵列可 编程、或阵列固定的结构。普通型GAL器件有GAL16V8，CAL16V8A，GAL16V8B及GAL20V8，GAL20V8A， GAL20V8B；新一代GAL的与阵列和或阵列都可编程，如LATTICE公司的GAL39V18等。下面以GAL16V8为例先容CAT器件的基本组成原理。　　图1所示为GAL16V8的逻辑图，它由输人缓冲器（左边8个缓冲器）、输出三态缓冲器（右边8个缓冲器） 、与阵列、输出反馈/输入缓冲器（中间8个缓冲器）、输出逻辑宏单元0LMC（其中包含或门阵列），以及 时钟和输出选通讯号缓冲器组成。GAL器件的可编程与阵列和PAL器件相同，由8×8个与门构成；每个与门 的输入端既可以接收8个固定的输人信号（2～9引脚），也可以接收将输出端（12～19引脚）配置成输人 模式的8个信号。囚此，GAL16V8最多有16个输人信号，8个输出信号。GAL器件与PAL器件的主要区别在于 它的每个输出端都集成有一个输出逻辑宏单元。下面重点分析GAL器件的输出逻辑宏单元。图1 GALlGY8逻辑图　　图2所示为GAL器件输出逻辑宏单元OLMC的结构图。由图可知，0LMC是由一个8输人或门、一个异或门、一个D触发器和4个数据选择器组成。8输人或门接收来自可编程与阵列的7～8个 与门的输出信号，完成乘积项的或运算。异或门用来控制输出极性。当XOR（屁）＝0时，异或门输出极性 不变；当X0R（n）＝1时，异或门输出极性与原来相反。D触发器作为状态存储器，使GAL器件能够适应于 时序逻辑电路。4个多路数据选择器是0LMC的关键器件，它们分别是乘积项数据选择器（PTMUX）、输出三 态控制数据选择器（TSMUX）、输出控制数据选择器（0MUX）及反馈控制数据选择器（FMUX）。图2 GAL的输出逻辑宏单元　　1．乘积项数据选择器PTMUX　　乘积项多路选择器PTMUX用于控制来自与阵列的第一个乘积项，完成二选一功能。若信号ACo·AC1（n） ＝1，则第一乘积项作为8输入或门的一个输人项；若为0，则该多路选择器选择地信号送或门输人端，这 时或门只能接收7个来自与阵列的乘积项。假如输出三态门不用第一个乘积项控制，多路选择器将选择乘 积项送或门输人端，这样或门可以接收8个与阵列输出的乘积项。　　2．输出控制数据选择器0MUX　　输出控制多路选择器OMUX也是一个二选一多路选择器，它在信号ACo＋AC1（n）的控制下，分别选择异或 门输出端（称为组合型输出）及D触发器输出端（称为寄存型输出）送输出三态门，以便适用于组合电路 和时序电路。若ACo＋AC1（n）为0，则异或门的输出送到输出缓冲器，输出是组合的；若为1，则D触发器 的输出Q值送到输出缓冲器，输出是寄存的。　　3．输出三态控制多路选择器TSMUX　　输出三态控制多路选择器TSMUX是一个四选一多路选择器，其受信号ACo，AC1（几）控制，若ACoAC1（n ）为00，则取电源Vcc为三态控制信号，输出缓冲器被选通；若为01，则地电平为三态控制信号，输出缓 冲器呈高阻态；若为10，则OF，三态控制信号；若为11，则取第一乘积项为三态控制信号，使输出三态门 受第一乘积项控制。　　4．反馈控制数据选择器FMUX　　反馈控制多路选择器FMUX也是一个四选一多路选择器，用于选择不同信号反馈给与阵列作为输入信号， 它受ACo·AC1（n）·AC1（m）控制，使反馈信号可为地电平，也可为本级D触发器的Q端或是本级输出三 态门的输出，当ACo·AC1（n）·AC1（m）为01时，反馈信号来自邻级三态门的输出，由于邻级（m）电路 的ACo·AC1（m）=01，其三态门处于断开状态，故此时是把邻级的输出端作为输人端用，本级（n）为其 提供通向与阵列的通路。　　图2中异或门用于控制输出信号的极性。当X0R（n）＝1时，异或门起反向器作用，再经过输出门的反向 后，使输出为高电平有效。当X0R（n）＝0时，异或门输出与或门输出同相，经输出门的反向后，使输出 为低电平有效。ACd，AC1（n），X0R（n），AC1（m）及SYN都是0LMC的控制信号，它们是结构控制字中的 可编程位，由编译器按照用户输人的方程式经编译而成，其中X0R（n）和AC1（n）是每路输出各有一位， n为对应的0LMC的输出引脚号，而阴则代表相邻的一位，即m为而＋1或n－1，视屁的位置而定。ACo只有一 个，为各路所共有。SYN也只有一个，它决定CAL是皆为组合型输出，还是寄存型输出，并决定时钟输入Ck 和外部提供的三态门控制线0E的用法。若SYN=1，则所有输出都没有工作在寄存器输出方式，1脚（Ck）和 11脚（0E）都可作为一般的输人来用。若SYN＝0，则至少有一个工作在寄存器输出方式，1脚（Ck）和11 脚（OF，）就不能当作一般的输入来用，而必须分别作为时钟输人端和输出三态门的使能端。　　综上所述，可见GAL有以下几种工作方式。　　①纯输人方式：1脚和I I脚为数据输人端，三态门不通（呈高阻抗）。　　②纯组合输出：1脚和Ii脚为数据输人端，所有输出是组合型的，三态门总是选通的。　　③带反馈的组合输出：1脚和11脚为数据输人端，所有输出是组合型的，但三态门由第一乘积项选通。　　④时序方式：1脚＝Ck，11脚＝0E，至少有一个宏单元的输出是寄存型的。　　欢迎转载，信息来源维库电子市场网（www.dzsc.com）