课题七 可编程逻辑器件GAL的应用

任务一 应用GAL制作8路输出控制器,任务二 应用GAL制作复合逻辑门电路,任务三 应用GAL制作十进制数码显示器,任务四 应用GAL制作4位左移寄存器,任务五 应用GAL制作四进制加法计数器,任务六 应用GAL制作十进制加法计数器,在集成电路芯片中，一类是定制芯片，它们的逻辑功能是确定的。另一类是可编程逻辑器件PLD，用户可以通过编程方式写入逻辑功能。,GAL16V8D管脚排列中，I表示逻辑输入端，CLK表示时钟脉冲输入端，O，Q表示输出端， 表示输出3态控制端。电源电压典型值+5V，输出电流较大，可以直接驱动LED负载。,任务引入,任务一 应用GAL制作8路输出控制器,8路输出控制器测试电路,一、可编程逻辑器件PLD 1. PLD逻辑符号,PLD逻辑符号,相关知识,PLD结构图,2. PLD结构,3. GAL16V8结构,（1）8个输入缓冲器 （2）8个输出/反馈缓冲器 （3）8个三态输出缓冲器 （4）8个输出逻辑宏单元OLMC （5）1个时钟输入缓冲器CLK （6）1个输出使能缓冲器 （7）1个可编程的与门阵列,4. GAL的工作模式和逻辑组态 GAL16V8系列器件共有3种工作模式，它们是简单模式、复杂模式和寄存器模式。,3种工作模式和7种组态的关系,二、用户源文件,module DS00 模块名是DS00 IO device 'P16V8S' 使用器件为P16V8S，IO是烧写文件名 D0,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7 pin 1,2,3,4,5,6,7,8; 输入端管脚声明 Q0,Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6,Q7 pin 19,18,17,16,15,14,13,12; 输出端管脚声明 CTRL pin 9; 控制端管脚声明 input = D7D0; input是输入端D7D0的集合 output = Q7Q0; output是输出端Q7Q0的集合 equations 逻辑方程式关键字 WHEN CTRL = =0 THEN output=!input; 逻辑功能 WHEN CTRL = =1 THEN output=input; 逻辑功能 end DS00 模块DS00结束关键字,三、编程软件,在编辑区写入用户源文件程序后，单击软件界面上设备库键，程序自动装载相应器件P16V8，单击编译键，自动生成WORD文件和烧写文件io.jed，Doc键和Jed键由灰白色变成黑色可用。 编译结束后，单击保存键保存文件DS00.abl。下次可单击打开键，打开已保存的文件。,用编程器制作8路输出控制专用芯片,任务实施,1.用编程电缆连接编程器和计算机。 2.将GAL16V8芯片插入编程器40脚插座，锁紧手柄。注意芯片凹口方向与插座凹口方向一致，芯片右边沿紧贴插座内边沿。 3.接通电源，编程器电源指示灯亮。,4. 进入编程界面，选择“可编程逻辑器件”，生产厂商“LATTICE”，在芯片型号中选择“GAL16V8D” 。,5. 单击装载键，在D:Abel4wMyFiles文件夹中找到烧写文件io.jed。,找到烧写文件io.jed,6. 单击打开键，选择.JED文件格式。,选择JED文件格式,7. 单击确认键，将烧写文件io.jed装入编程器缓冲区。,8. 在操作界面上选择“先擦除、检查空、写器件、校对数据”组合操作，按下自动键后开始操作。,烧写文件写入芯片操作界面,操作步骤,（1）关闭电源，将GAL16V8D芯片插入面包板上。 （2）将发光二极管和电阻串联插入输出端管脚。 （3）用插接线连接输入端电平，例如，D0D3接高电平，D4D7接低电平。 （4）将插接线插入控制端管脚。 （5）检查+5V电压是否正常。 （6）接通电源后，当控制端接地时，输出端状态与输入端状态相反。 （7）拔出控制端插接线，即控制端悬空为高电平时，输出端状态与输入端状态相同。,任务二 应用GAL制作复合逻辑门电路,通过编程方式在一片芯片中实现多个不同逻辑的门电路。,任务引入,一、运算符号,算术运算符,相关知识,逻辑运算符,关系运算符,二、用户源文件,module DS01 模块名是DS01 gate device 'p16v8s' 使用器件为P16V8S，gate是烧写文件名 a,b,c,d,e,f pin 1,2,3,4,5,6; 输入端管脚声明 g,h,i,j,k pin 7,8,9,11,12; 输入端管脚声明 u,v,x,y,z pin 19,18,16,15,13; 输出端管脚声明 equations 逻辑方程式关键字 u=a 与非逻辑门 end DS01 结束关键字,在编程操作界面，生成WORD文件和烧写文件gate.jed。编译结束后，单击保存键保存文件DS01.abl。,5.单击装载键，找到烧写文件gate.jed。,用编程器制作复合逻辑门专用芯片,任务实施,14略，与前面的任务中操作步骤相同。,5.单击装载键，找到烧写文件gate.jed。,用编程器制作复合逻辑门专用芯片,任务实施,14略，与前面的任务中操作步骤相同。,6. 单击打开键，选择JED文件格式。,7. 单击确认键，将烧写文件gate.jed装入编程器缓冲区。,8. 在操作界面上选择“先擦除、检查空、写器件、校对数据”组合操作，按下自动键后开始操作。操作过程中TOP851面板指示灯不停闪烁，约几秒钟时间整个操作过程结束，面板指示灯停止闪烁，状态显示“正常结束”，表示写入数据完全正确。复合逻辑门专用芯片制作完毕，从编程器中取出芯片待用。,操作步骤,1.关闭电源，将GAL16V8D芯片插入面包板上。 2.将发光二极管和电阻串联插入输出端管脚。 3.将插接线插入输入端管脚。 4.检查+5V电压是否正常。 5.接通电源后，逐个测试5个门电路的逻辑功能。,任务三 应用GAL制作十进制数码显示器,十进制数码显示器测试电路,任务引入,本任务用GAL器件制作十进制数码显示器。,一、属性字符串,属性字符串,相关知识,二、关键字,ABEL 关键字,关键字是一类特殊的标识符，可以大写或小写，它们表示的含义相同。,三、用户源文件,module DS02 bcd7 device 'P16V8s' ; bcd7是烧写文件名 i1,i2,i3,i4 pin 1,2,3,4; i5,i6,i7,i8,i9 pin 5,6,7,8,9; a,b,c,d,e,f,g pin 19,18,17,16,15,14,13 istype'COM' 定义为COM型 truth_table 表格关键字 (i9,i8,i7,i6,i5,i4,i3,i2,i1-a,b,c,d,e,f,g) 0,0,0,0,0,0,0,0,0-1,1,1,1,1,1,0; “0 0,0,0,0,0,0,0,0,1-0,1,1,0,0,0,0; “1 0,0,0,0,0,0,0,1,0-1,1,0,1,1,0,1; “2 0,0,0,0,0,0,1,0,0-1,1,1,1,0,0,1; “3 0,0,0,0,0,1,0,0,0-0,1,1,0,0,1,1; “4 0,0,0,0,1,0,0,0,0-1,0,1,1,0,1,1; “5 0,0,0,1,0,0,0,0,0-1,0,1,1,1,1,1; “6 0,0,1,0,0,0,0,0,0-1,1,1,0,0,1,0; “7 0,1,0,0,0,0,0,0,0-1,1,1,1,1,1,1; “8 1,0,0,0,0,0,0,0,0-1,1,1,1,0,1,1; “9 end 结束关键字,ABEL4软件编程操作界面,1. 用编程电缆连接编程器和计算机。 2. 将GAL16V8D芯片插入编程器40脚插座，锁紧手柄。 3. 进入编程软件界面，在下拉芯片型号中选择“GAL16V8D”。 4. 单击装载键，在MyFiles文件夹中找到烧写文件bcd7.jed。 5. 十进制数码显示器专用芯片制作完毕后，从编程器中取出芯片待用。,用编程器制作复合逻辑门专用芯片,任务实施,操作步骤,1.关闭电源，将GAL16V8D芯片插入面包板上。 2.将数码管和电阻串联插入输出端管脚。 3.用插接线将输入端管脚i0i9接入低电平。 4.检查+5V电压是否正常。 5.接通电源后，数码管显示数码“0”。 6.逐个拔出输入端插接线，即输入端悬空为高电平时，输出端输出相应的数码“19”。 7.当两个以上输入端同时为高电平时，输出端无显示。,任务四 应用GAL制作4位左移寄存器,制作4位左移寄存器测试电路。,任务引入,一、电路说明,时序逻辑电路，由4个D触发器构成4位移位寄存器，所以要用GAL的寄存器模式R。在寄存器模式下，1号管脚固定为时钟脉冲输入端，11号管脚固定为使能控制端，在建立用户源文件时，11号管脚要给出管脚定义，但不必写出的方程式，在使用时只要将11号管脚接地就可保证时序电路使能。,相关知识,赋值运算字符,二、关系赋值符,三、用户源文件,module DS03 SL4 device 'P16V8R' CLK, DIN, OE pin 1, 2, 11; Q3, Q2, Q1 ,Q0 pin 19, 18, 17, 16 istype 'REG' equations Q3Q0.C=CLK; Q0:=DIN; Q1:=Q0; Q2:=Q1; Q3:=Q2; end,ABEL4软件编程操作界面,操作步骤,1.关闭电源，将GAL16V8D，CD4060芯片插入面包板上。 2.将发光二极管和电阻串联插入输出端管脚。 3.用插接线将端接入低电平。 4.CD4060接为秒脉冲振荡器，脉冲信号接入CLK端。 5.检查+5V电压是否正常，若正常接通电源。 6.不断将DIN接线端拔出或插入低电平，模拟输入数据“1”或“0”，可以看出发光二极管灯光闪烁并向左移动。,任务实施,任务五 应用GAL制作四进制加法计数器,四进制加法计数器测试电路,任务引入,一、电路逻辑,四进制加法计数器逻辑功能表,相关知识,二、用户源文件,module DS04 cont4 device 'P16V8R' clk, clr, OE pin 1, 2, 11; c0, qb, qa pin 19, 18, 17; equations qb,qa.c=clk; qa:=clr end,ABEL4软件编程操作界面,操作步骤,1.关闭电源，将GAL16V8D，CD4060芯片插入面包板上。 2.将发光二极管和电阻串联插入输出端管脚。 3.用插接线将 端接入低电平。 4.CD4060接为秒脉冲振荡器，脉冲信号接入CLK端。 5.检查+5V电压是否正常，