可编程逻辑器件有哪些？

可编程逻辑器件 英文全称为：programmable logic device 即 PLD。PLD是做为一种通用集成电路产生的，他的逻辑功能按照用户对器件编程来确定。一般的PLD的集成度很高，足以满足设计一般的数字系统的需要。这样就可以由设计人员自行编程而把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不必去请芯片制造厂商设计和制作专用的集成电路芯片了。PLD与一般数字芯片不同的是：PLD内部的数字电路可以在出厂后才规划决定，有些类型的PLD也允许在规划决定后再次进行变更、改变，而一般数字芯片在出厂前就已经决定其内部电路，无法在出厂后再次改变，事实上一般的模拟芯片、混讯芯片也都一样，都是在出厂后就无法再对其内部电路进行调修。

70年代：出现只读存储器PROM (Programmable Read only Memory)，可编程逻辑阵列器件PLA (Programmable Logic Array)70年代末：AMD推出了可编程阵列逻辑PAL (Programmable Array Logic)80年代：Lattice公司推出了通用阵列逻辑GAL ( Generic Array Logic)80年代中：Xilinx公司推出了现场可编程门阵列FPGA (Field Programmable GateArray )。Altera公司推出了可擦除的可编程逻辑器件EPLD (Erase Programmable LogicDevice)，集成度高，设计灵活，可多次反复编程90年代初：Lattice公司又推出了在系统可编程概念ISP及其在系统可编程大规模集成器件ispLSI)现以Xilinx、Altera、Lattice为主要厂商，生产的FPGA单片可达上千万门、速度可实现550MHz，采用65nm甚至更高的光刻技术。

专用集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)：是为某种专门用途而设计的集成电路。在用量不大的情况下，具有成本高、设计和制造的周期长。(全定制)

可编程逻辑器件(PLD，Programmable Logic Device)：PLD 是做为一种通用集成电路产生的，他的逻辑功能按照用户对器件编程来确定。一般的 PLD 的集成度很高，足以满足设计一般的数字系统的需要。这样就可以由设计人员自行编程而把一个数字系统“集成”在一片 PLD 上，制作成“片上系统”(SoC，System on Chip)，而不必去请芯片制造厂商设计和制作专用的集成电路芯片了。

目前生产和使用的 PLD 产品主要有可编程逻辑阵列(PLA，Programmable Logic Array)、可编程阵列逻辑(PAL，Programmable Array Logic)和通用阵列逻辑(GAL，Generic Array Logic)、可擦除的可编程逻辑器件(EPLD，Erasable Programmable Logic Device)、复杂的可编程逻辑器件(CPLD，Complex Programmable Logic Device)和现场可编程门阵列(FPGA，Field Programmable Gate Array)等几种类型。其中，PLA、PAL 和 GAL 称为低密度 PLD(一般在千门以下)，EPLD、CPLD 和 FPGA 称为高密度 PLD。

逻辑器件可分为两大类 - 固定逻辑器件和可编程逻辑器件。 一如其名，固定逻辑器件中的电路是永久性的，它们完成一种或一组功能 - 一旦制造完成，就无法改变。 另一方面，可编程逻辑器件(PLD)是能够为客户提供范围广泛的多种逻辑能力、特性、速度和电压特性的标准成品部件 - 而且此类器件可在任何时间改变，从而完成许多种不同的功能。对于固定逻辑器件，根据器件复杂性的不同，从设计、原型到最终生产所需要的时间可从数月至一年多不等。 而且，如果器件工作不合适，或者如果应用要求发生了变化，那么就必须开发全新的设计。 设计和验证固定逻辑的前期工作需要大量的“非重发性工程成本”，或NRE。 NRE表示在固定逻辑器件最终从芯片制造厂制造出来以前客户需要投入的所有成本，这些成本包括工程资源、昂贵的软件设计工具、用来制造芯片不同金属层的昂贵光刻掩模组，以及初始原型器件的生产成本。 这些NRE成本可能从数十万美元至数百万美元。对于可编程逻辑器件，设计人员可利用价格低廉的软件工具快速开发、仿真和测试其设计。 然后，可快速将设计编程到器件中，并立即在实际运行的电路中对设计进行测试。 原型中使用的PLD器件与正式生产最终设备(如网络路由器、ADSL调制解调器、DVD播放器、或汽车导航系统)时所使用的PLD完全相同。 这样就没有了NRE成本，最终的设计也比采用定制固定逻辑器件时完成得更快。

可编程逻辑器件(PLD)是20世纪70年代发展起来的一种新型逻辑器件，是目前数字系统设计的主要硬件基础。根据可编程逻辑器件结构、集成度以及编程工艺的不同，它存在以下不同的分类方法。

主要有如下分类方法

按结构特点分类

按编程工艺分类

按集成度分类

按颗粒度分类

一、按结构特点分类

一是基于 “与或” 阵列结构的器件——阵列型;

(如：PROM、EPROM、EEPRM、PAL、GAL、CPLD、EPLD、EPLA)

二是基于门阵列结构的器件——单元型;

(如：FPGA)

1、可编程只读存储器(PROM)

可编程只读存储器只允许写入一次，所以也被称为一次可编程只读存储器(One Time Programming ROM，OTP-ROM)。可编程只读存储器在出厂时，存储的内容全为1，用户可以根据需要将其中的某些单元写入数据0(部分的PROM在出厂时数据全为0，则用户可以将其中的部分单元写入1)，以实现对其编程的目的。

PROM典型的产品分两类：

一类是经典的可编程只读存储器，为使用“肖特基二极管”的PROM，它是由二极管组成的结破坏型电路。出厂时，二极管处于反向截止状态，用大电流的方法将反向电压加在“肖特基二极管”，造成其永久性击穿即可。

另一类是由晶体管组成的熔丝型电路，如果想改写某些单元，则可以给这些单元通以足够大的电流，并维持一定的时间，原先的熔丝即可熔断，这样就达到了改写某位的效果。

(具体详细原理自行百度了)

2、可擦除的可编程只读存储器(EPROM)

最早研制成功并投入使用的EPROM是用紫外线照射进来擦除的。EPROM采用MOS型电路结构，其存储单元通常由叠栅型MOS晶体管组成，而叠栅型MOS晶体管通常采用增强型场效应管结构。

3、电可擦除的可编程只读存储器(EEPROM)

EEPROM(也可写成E2PROM)是一种用电信号擦除和改写的可编程ROM。它不仅可以整体擦除存储单元内容，还可以逐字擦除和逐字改写。EEPROM的擦除和改写电流很小，在普通工作电源下即可进行，擦除时也不需要将器件从系统上拆卸下来。

4、可编程阵列逻辑(PAL)

PLA沿用了在生产PROM器件中所采用的熔丝式双极型工艺，具有“与”阵列可编程而“或”阵列固定结构，也可以达到很高的工作速度。PLA器件与PROM相比，阵列规模大大减少，能更灵活地实现各种逻辑功能，而PLA器件编程简单、适应性强，可以取代多种常用中小规模晶体管逻辑器件。

5、通用阵列逻辑(GAL)

GAL是一种电可擦除可重复编程的逻辑器件，它具有灵活的可编程输出结构，使得为数不多的集中GAL器件几乎能够代替所有的PAL器件和数百种中小规模的标准器件。而且GAL采用先进的EECMOS工艺，可以在几秒钟内完成对器件的擦除和写入，并允许反复改写。普通的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。

6、复杂可编程逻辑器件(CPLD)

CPLD是在PAL、GAL等器件的基础上发展起来的大规模集成可编程逻辑器件，与PAL、GAL等器件相比，CPLD的规模比较大，一个CPLD可以替代几十个甚至数百个通用的IC芯片。虽然不同IC公司生产的CPLD机构差异很大，但一般包含可编程的逻辑宏单元(Logic Macro Cell，LMC)、可编程的I/O单元、可编程的内部连线(Programmable Interconnect，PI)这三部分。