GAL的基本结构_GAL的逻辑结构

　　GAL的基本结构_GAL的逻辑结构

　　根据GAL器件的门阵列结构，可以把现有的GAL器件分为两大类：一类与PAL器件基本相同，即与门阵列可编程，或门阵列固定连接，这类器件有GAL16V8，ispGAL16Z8等；另一类GAL器件的与门阵列和或门阵列都可编程，GAL39V18就属于这类器件。前一类GAL器件具有基本相同的电路结构。通用型GAL包括GAL16V8和GAL20V8器件。其中GAL16V8是20脚器件，器件型号中的16表示最多有16个引脚作为输入端，器件型号中的8表示器件内含有8个OLMC，最多可有8个引脚作为输出端。同理，GAL20V8的最大输入引脚数是20，GAL20V8是24脚器件。下面以GAL16V8为例，说明GAL的电路结构和工作原理。图1为GAL16V8的逻辑结构图，由五部分组成：

　　（1） 8个输入缓冲器（引脚2～9作固定输入）；

　　（2）8个输出缓冲器（引脚12～19作为输出缓冲器的输出）；

　　（3）8个输出逻辑宏单元（OLMC12～19，或门阵列包含在其中）；

　　（4）可编程与门阵列（由8×8个与门构成，形成64个乘积项，每个与门有32个输入端）；

　　（5）8个输出反馈/输入缓冲器（即中间一列8个缓冲器）。

　　

　　图1 GAL16V8的逻辑结构图

　　除以上5个组成部分外，该器件还有1个系统时钟CK的输入端（引脚1），一个输出三态控制端OE（引脚11）一个电源VCC端和一个接地端（引脚20和引脚10，图中未画出。通常VCC＝5V）。

　　GAL的逻辑结构

　　GAL16V8芯片是具有8个固定输入引脚、最多可达16个输入引脚，8个输出引脚，输出可编程的一种GAL器件。其逻辑结构如图1所示。

　　

　　由图可见，它由8个输入缓冲器、8个反馈输入缓冲器、8个输出逻辑宏单元OLMC，8个输出三态缓冲器、与阵列和系统时钟、输出选通信号等组成。其中，与阵列包含32列和64行，32列表示8个输入的原变量和反变量及8个输出反馈信号的原变量和反变量；64行表示与阵列可产生64个与项， 8个输出，每个输出包括8个与项。

　　（1）输出逻辑宏单元OLMC

　　OLMC的逻辑结构示意图如图2所示。它由一个8输入或门、极性选择异或门、D触发器、4个多路选择器等组成。

　　

　　图中，只要恰当地给出各控制信号的值，就能形成OLMC的不同组态。因此，在适应不同要求方面，OLMC给设计者提供了最大的灵活性。具体各控制信号的值是由GAL结构控制字中的相应可编程位的状态决定的。

　　（2）结构控制字

　　GAL16V8由一个82位的结构控制字控制着器件的各种功能组合状态。控制字中各位的功能如图3所示。图中，XOR（n）和AC1（n）字段下面的数字分别对应器件的输出引脚号，指相应引脚号对应的宏单元。

　　

　　通过编程结构控制字中的SYN、AC0和AC1（n），输出逻辑宏单元OLMC（n）可以组成以下5种组态。

　　① 专用输入方式（SYN·AC0·AC1（n）=101）。

　　② 专用组合型输出方式（SYN·AC0·AC1（n）=100）。

　　③ 组合型输出方式（SYN·AC0·AC1（n）=111）。

　　④ 寄存器型器件中的组合逻辑输出方式（SYN·AC0·AC1（n）=011）。

　　⑤ 寄存器型输出方式（SYN·AC0·AC1（n）=010）。

　　上述OLMC组态的实现是由开发软件和硬件完成的。开发软件将选择与配制控制字的所有位，并自动检查各引线的用法。

　　（3）行地址布局

　　GAL器件的可编程阵列包括与阵列、结构控制字、保密位及整体擦除位等。对其进行编程时是由行地址进行映射的。GAL16V8的行地址布局如图4所示。