可编程阵列逻辑 (PAL)

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在上一章中，我们解释了可编程逻辑阵列 (PLA)，它是一种首批可编程逻辑器件 (PLD)。本章将讨论另一种类型的可编程逻辑器件，称为可编程阵列逻辑 (PAL)。

PLA和PAL之间的主要区别在于，在PLA器件中，与阵列和或阵列都是可编程的，而在PAL的情况下，或阵列是固定的，而与阵列是可编程的。可编程阵列逻辑 (PAL) 也由与门和或门的阵列组成。

PAL 最显著的优势在于它非常易于编程，因为它仅包含一个可编程的与门阵列，尽管它不如 PLA 灵活。

什么是PAL？

在数字电子领域，有几种不同类型的可编程逻辑器件或PLD。可编程阵列逻辑 (PAL) 也是一种类型的PLD，用于设计和实现各种定制逻辑功能。这些可编程阵列逻辑器件允许数字设计人员以高度灵活性和效率开发复杂的逻辑结构。

从构造上讲，PAL 器件由一个可编程与门阵列连接到一个固定的或门阵列组成。这种阵列结构通过互连输入线、与门和或门来帮助实现各种逻辑功能。

PAL的框图

与PLA类似，可编程阵列逻辑 (PAL) 也是一种固定架构的逻辑器件，具有一个可编程与门阵列和一个固定或门阵列，如下面的图所示：

从该框图可以看出，PAL 由以下三个主要组件组成：

• 输入缓冲器
• 与门阵列
• 或门阵列

这些组件通过由“X”表示的编程连接连接在一起。在实践中，这些编程连接可以通过EPROM单元或其他编程技术实现。

使用PAL器件的组合逻辑设计

我们可以使用可编程阵列逻辑 (PAL) 器件设计组合逻辑电路。在使用PAL设计组合逻辑时，需要注意的是，和积形式的布尔表达式必须进行简化以适应PAL的每个部分。

由于或门阵列是固定的，因此馈送到每个或门的乘积项的数量无法更改。如果存在乘积项数量较多的情况，则必须为该部分实现布尔函数。

让我们借助示例来了解使用PAL器件的组合逻辑设计。

示例

考虑一个具有3个输入和2个输出的组合逻辑电路。输出的逻辑函数如下所示。使用PAL实现该电路。

$$\mathrm{X(A,B,C) \: = \: \sum \: m(1,2,4,6)}$$

$$\mathrm{Y(A,B,C) \: = \: \sum \: m(0,1,3,6,7)}$$

解决方案

获得给定逻辑函数的布尔表达式，

从这些卡诺图中，我们得到，

$$\mathrm{X \: = \: A\overline{C} \: + \: B\overline{C} \: + \: \overline{A} \: \overline{B} C}$$

$$\mathrm{Y \: = \: \overline{A} \:\overline{B} \: + \: BC \: + \: AB}$$

现在，为这些输出函数准备PAL程序表，如下所示：

现在，让我们根据此表实现PAL逻辑电路。该电路图如下所示：

这就是我们如何使用可编程阵列逻辑 (PAL) 实现逻辑函数。

PAL的优势

在数字电子领域，可编程阵列逻辑 (PAL) 由于其提供的多种优势而被广泛用于组合和时序电路设计。

• PAL器件在定制逻辑功能的设计和实现方面提供了更大的灵活性，因为它可以通过在输入线和与门之间进行互连来进行编程，从而满足特定应用的要求。
• PAL器件还提供了一种更经济的方式来实现复杂的逻辑功能。这是因为PAL由于其可编程性而消除了定制制造工艺的需求。
• PAL还有助于最大程度地减少开发和推出电子产品所需的时间。
• 由于其高集成密度，PAL允许在单个器件中实现多个逻辑功能。因此，它们有助于开发紧凑高效的设计。

PAL的缺点

然而，可编程阵列逻辑 (PAL) 虽然具有上述多种优势，但也有一些缺点，如下所示：

• PAL器件在实现逻辑功能的复杂性方面存在一些限制。这是因为，PAL包含一定数量的输入线、与门和或门。因此，如果我们需要实现一个复杂的逻辑功能，则可能需要多个PAL。
• PAL器件具有固定的架构，其中包含一个固定的或门阵列和一个可编程的与门阵列。因此，这些器件无法用于实现某些逻辑功能。
• 由于PAL具有有限数量的输入和输出线，这导致了电子设备的I/O连接性方面的限制。
• 对PAL器件进行编程是一个非常复杂且耗时的过程。它还需要一些专门的工具和专业知识。

PAL的应用

可编程阵列逻辑 (PAL) 广泛应用于数字电子领域的各种应用中。以下是PAL的一些常见应用：

• PAL用于嵌入式系统中实现控制逻辑、提供不同组件、传感器和其他子系统之间的接口，以及执行各种信号处理任务，例如滤波、调制、解调、信号调节等。
• 在通信系统中，PAL用于实现编码和解码算法、协议处理、错误检测和纠正、多路复用和解复用等。
• PAL还用于汽车电子领域，用于实现控制逻辑，以管理发动机功能、燃油喷射、排放控制系统、防抱死制动系统、音频系统、导航和驾驶员辅助系统。
• 在工业自动化和机器人领域，PAL发挥着重要作用，因为它有助于开发用于控制和监控工业过程、传感器和其他组件的逻辑功能。
• PAL还用于洗衣机、微波炉、家庭自动化系统等消费电子产品中，以实现其控制功能。

结论

PAL是一种可编程逻辑器件，用于实现组合逻辑和时序逻辑，并被用作广泛领域的通用器件。

由于其更大的灵活性和易于编程性以及可靠性，PAL已成为数字电子领域的重要工具。