Микропроцессорные системы - Александров Е.К.
ISBN 5-7325-0516-4
Скачать (прямая ссылка):
организации двунаправленных выводов (б) и программирования типа выхода
ячейки (в)
2. Организация двунаправленных выводов. В зависимости от конкретного
проекта для ИС ПЛ одной и той же сложности могут потребоваться различные
соотношения чисел входов и выходов. Поэтому специализация выводов и
жесткое разделение их на входы и выходы сужает функциональные возможности
микросхемы. Вследствие этого широкое применение находят микросхемы с
двунаправленными выводами, которые путем программирования можно сделать
либо входами, либо выходами. Микросхема, имеющая т специализированных
входов, л специализированных выходов и р двунаправленных выводов, может
программироваться на число входов от тро т + р и на число выходов от п
цоп + р при условии, что в сумме число выводов не превысит т + п + р.
Схемотехнически это реализуется с помощью буферов, имеющих третье
состояние (рис 7.10, б). Если сигналом ОЕ1 (Output Enable 1) буфер 1
разрешен, то вывод является выходом и переменная Fпоступает на внешний
контакт (КП - контактная площадка). Если буфер 1 находится в третьем
состоянии "отключено", а буфер 2 разрешен сигналом ОЕ2, то вывод служит
входом. При этом входной сигнал преобразуется буфером 2 в парафазный. При
активном буфере 1 через буфер 2 можно подавать в схему сигнал обратной
связи, что также существенно увеличивает функциональные возможности
микросхемы.
Если сигнал управления буфером 1 вырабатывается как терм, формируемый в
матрице И, то возможны такие варианты программирования функций вывода:
• вывод является входом, если терм ОЕ1 запрограммирован на константу 0;
• вывод является простым выходом, если терм ОЕ1 запрограммирован на
константу 1, а сигнал ОЕ2 запрещает буфер 2;
• выходной сигнал подается как сигнал обратной связи, если разрешена
работа обоих буферов, причем выходной сигнал может вырабатываться
постоянно при неизменном разрешающем сигнале ОЕ1 или появляться только в
момент возникновения определенной комбинации входных переменных матрицы И
соответственно программированию терма ОЕ1.
3. Введение триггеров. Еще один прием обогащения функциональных
возможностей микросхем программируемой логики - введение триггеров в их
макроячейки (это понятие объясняется ниже) или непосредственно в
логические блоки, причем чаще все-
781
ПРОГРАММИРУЕМАЯ ЛОГИКА И ЕЕ ПРИМЕНЕНИЕ В МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СИСТЕМАХ
го логическое функционирование триггеров программируется. Обычно триггеры
строятся на основе триггера типа D и дополнительных логических элементов.
Триггеры типа D легко обеспечивают режим триггера типа Т (рис. 7.10, в) с
помощью подключенных к ним элемента М2 и программируемого мультиплексора
1.
Если мультиплексор запрограммирован на передачу сигнала от верхнего входа
D, то триггер работает как триггер типа D , принимая по разрешению
тактового сигнала ТИ значение F. Если мультиплексор 1 запрограммирован на
передачу сигнала от нижнего входа, то под воздействием тактового сигнала
при F = 0 триггер принимает свое собственное состояние Q, т. е. находится
в режиме хранения, а при F= 1 - инверсию своего состояния, т. е.
переключается. Отсюда видно, что триггер функционирует как синхронный Т-
триггер, ко входу Т которого подключен сигнал F.
В ряде микросхем программируемой логики возможно программирование
триггеров на режимы не только D и Т, но и JK, RS (с помощью
дополнительной внешней логики).
Для обогащения функциональных возможностей микросхем часто
программируется тип выхода как комбинационный (combinatorial) или
регистровый (registered). Для этого также используются программируемые
мультиплексоры. Из рис. 7.10, в видно, что при программировании
мультиплексора 2 на передачу сигнала от входа С реализуется
комбинационный вариант выхода, когда величина F в обход триггера
передается прямо на выход, а при передаче через мультиплексор сигнала от
входа R реализуется регистровый вариант выхода (выходной сигнал снимается
с триггера).
Перечисленные приемы повышения функциональной гибкости микросхем
программируемой логики являются наиболее общими и характерны для многих
из них. Ряд приемов более специфичен, такие приемы будут рассмотрены при
описании конкретных разновидностей микросхем или их блоков.
7.3.2. СВОЙСТВА ИС ПЛ, ВАЖНЫЕ ДЛЯ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ В СОСТАВЕ СИСТЕМ
Ряд свойств микросхем программируемой логики не связан непосредственно с
их логическим функционированием, но имеет важное значение при их
использовании в системе. К таким (системным) свойствам относятся
следующие.
Уровни питающих напряжений. Имеются веские причины для перехода ко все
меньшим напряжениям как для питания микросхем в рабочих режимах, так и
для программирования таких элементов, как ЛИЗМОП-транзисторы в схемах с
памятью конфигурации типов EPROM и EEPROM. Если сравнительно недавно
типовым значением питающего напряжения было 5 В, то сейчас все больше
используются схемы с напряжениями питания 3,3; 2,5; 1,8 и даже 1,6 В.
Кроме того, исключаются требования повышенных напряжений для
