可程式設計陣列邏輯 (PAL)

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在上一章中，我們解釋了可程式設計邏輯陣列 (PLA)，它是一種首批可程式設計邏輯器件 (PLD)。本章將討論另一種型別的可程式設計邏輯器件，稱為可程式設計陣列邏輯 (PAL)。

PLA和PAL之間的主要區別在於，在PLA器件中，與陣列和或陣列都是可程式設計的，而在PAL的情況下，或陣列是固定的，而與陣列是可程式設計的。可程式設計陣列邏輯 (PAL) 也由與門和或門的陣列組成。

PAL 最顯著的優勢在於它非常易於程式設計，因為它僅包含一個可程式設計的與門陣列，儘管它不如 PLA 靈活。

什麼是PAL？

在數位電子領域，有幾種不同型別的可程式設計邏輯器件或PLD。可程式設計陣列邏輯 (PAL) 也是一種型別的PLD，用於設計和實現各種定製邏輯功能。這些可程式設計陣列邏輯器件允許數字設計人員以高度靈活性和效率開發複雜的邏輯結構。

從構造上講，PAL 器件由一個可程式設計與門陣列連線到一個固定的或門陣列組成。這種陣列結構透過互連輸入線、與門和或門來幫助實現各種邏輯功能。

PAL的框圖

與PLA類似，可程式設計陣列邏輯 (PAL) 也是一種固定架構的邏輯器件，具有一個可程式設計與門陣列和一個固定或門陣列，如下面的圖所示：

從該框圖可以看出，PAL 由以下三個主要元件組成：

• 輸入緩衝器
• 與門陣列
• 或門陣列

這些元件透過由“X”表示的程式設計連線連線在一起。在實踐中，這些程式設計連線可以透過EPROM單元或其他程式設計技術實現。

使用PAL器件的組合邏輯設計

我們可以使用可程式設計陣列邏輯 (PAL) 器件設計組合邏輯電路。在使用PAL設計組合邏輯時，需要注意的是，和積形式的布林表示式必須進行簡化以適應PAL的每個部分。

由於或門陣列是固定的，因此饋送到每個或門的乘積項的數量無法更改。如果存在乘積項數量較多的情況，則必須為該部分實現布林函式。

讓我們藉助示例來了解使用PAL器件的組合邏輯設計。

示例

考慮一個具有3個輸入和2個輸出的組合邏輯電路。輸出的邏輯函式如下所示。使用PAL實現該電路。

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

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

解決方案

獲得給定邏輯函式的布林表示式，

從這些卡諾圖中，我們得到，

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

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

現在，為這些輸出函式準備PAL程式表，如下所示：

現在，讓我們根據此表實現PAL邏輯電路。該電路圖如下所示：

這就是我們如何使用可程式設計陣列邏輯 (PAL) 實現邏輯函式。

PAL的優勢

在數位電子領域，可程式設計陣列邏輯 (PAL) 由於其提供的多種優勢而被廣泛用於組合和時序電路設計。

• PAL器件在定製邏輯功能的設計和實現方面提供了更大的靈活性，因為它可以透過在輸入線和與門之間進行互連來進行程式設計，從而滿足特定應用的要求。
• PAL器件還提供了一種更經濟的方式來實現複雜的邏輯功能。這是因為PAL由於其可程式設計性而消除了定製製造工藝的需求。
• PAL還有助於最大程度地減少開發和推出電子產品所需的時間。
• 由於其高整合密度，PAL允許在單個器件中實現多個邏輯功能。因此，它們有助於開發緊湊高效的設計。

PAL的缺點

然而，可程式設計陣列邏輯 (PAL) 雖然具有上述多種優勢，但也有一些缺點，如下所示：

• PAL器件在實現邏輯功能的複雜性方面存在一些限制。這是因為，PAL包含一定數量的輸入線、與門和或門。因此，如果我們需要實現一個複雜的邏輯功能，則可能需要多個PAL。
• PAL器件具有固定的架構，其中包含一個固定的或門陣列和一個可程式設計的與門陣列。因此，這些器件無法用於實現某些邏輯功能。
• 由於PAL具有有限數量的輸入和輸出線，這導致了電子裝置的I/O連線性方面的限制。
• 對PAL器件進行程式設計是一個非常複雜且耗時的過程。它還需要一些專門的工具和專業知識。

PAL的應用

可程式設計陣列邏輯 (PAL) 廣泛應用於數位電子領域的各種應用中。以下是PAL的一些常見應用：

• PAL用於嵌入式系統中實現控制邏輯、提供不同元件、感測器和其他子系統之間的介面，以及執行各種訊號處理任務，例如濾波、調製、解調、訊號調節等。
• 在通訊系統中，PAL用於實現編碼和解碼演算法、協議處理、錯誤檢測和糾正、多路複用和解複用等。
• PAL還用於汽車電子領域，用於實現控制邏輯，以管理發動機功能、燃油噴射、排放控制系統、防抱死制動系統、音訊系統、導航和駕駛員輔助系統。
• 在工業自動化和機器人領域，PAL發揮著重要作用，因為它有助於開發用於控制和監控工業過程、感測器和其他元件的邏輯功能。
• PAL還用於洗衣機、微波爐、家庭自動化系統等消費電子產品中，以實現其控制功能。

結論

PAL是一種可程式設計邏輯器件，用於實現組合邏輯和時序邏輯，並被用作廣泛領域的通用器件。

由於其更大的靈活性和易於程式設計性以及可靠性，PAL已成為數位電子領域的重要工具。