資料介紹
FPGA/CPLD能完成任何數字器件的功能,上至高性能CPU,下至簡單的74電路,都可以用FPGA/CPLD來實現。
FPGA/CPLD如同一張白紙或是一堆積木,工程師可以通過傳統的原理圖輸入法,或是硬件描述語言自由的設計一個數字系統。通過軟件仿真,我們可以事先驗證設計的正確性。在PCB完成以后,還可以利用FPGA/CPLD的在線修改能力,隨時修改設計而不必改動硬件電路。
使用FPGA/CPLD來開發數字電路,可以大大縮短設計時間,減少PCB面積,提高系統的可靠性。
FPGA/CPLD還可以做數字IC設計的前端驗證,用這種方式可以很大程度上降低IC設計的成本。
FPGA/CPLD的這些優點使得FPGA/CPLD技術在90年代以后得到飛速的發展,同時也大大推動了EDA軟件和硬件描述語言(HDL)的進步。
FPGA/CPLD的區別是:
1)各個廠家叫法不盡相同:
PLD(Programmable Logic Device)是可編程邏輯器件的總稱,早期多EEPROM工藝,基于乘積項(Product Term)結構。
FPGA (Field Programmable Gate Arry)是指現場可編程門陣列,最早由Xilinx公司發明。多為SRAM 工藝,基于查找表(Look Up Table)結構,要外掛配置用的EPROM。
Xilinx把SRAM工藝,要外掛配置用的EPROM的PLD叫FPGA,把Flash工藝(類似EEPROM工藝),乘積項結構的PLD叫CPLD;
Altera把自己的PLD產品:MAX系列(EEPROM工藝),FLEX/ACEX/APEX系列(SRAM工藝)都叫作CPLD,即復雜PLD(Complex PLD)。
由于FLEX/ACEX/APEX系列也是SRAM工藝,要外掛配置用的EPROM,用法和Xilinx的FPGA一樣,所以很多人把Altera的FELX/ACEX/APEX系列產品也叫做FPGA.
2)結構上的主要區別
邏輯塊的粒度不同
邏輯塊指PLD 芯片中按結構劃分的功能模塊,它有相對獨立的組合邏輯陣列,塊間靠互連系統聯系.FPGA 中的CLB 是邏輯塊,其特點是粒度小,輸入變量為4~8 ,輸出為1~2 ,因而只是一個邏輯單元,每塊芯片中有幾十到近千個這樣的單元。 CPLD中邏輯塊粒度較大,通常有數十個輸入端和一、二十個輸出端,每塊芯片只分成幾塊。 有些集成度較低的(如ATV2500) 則干脆不分塊。 顯然,如此粗大的分塊結構使用時不如FPGA 靈活。
邏輯之間的互連結構不同
CPLD 的邏輯塊互連是集總式的,其特點是等延時,任意兩塊之間的延時是相等的,這種結構給設計者帶來很大方便; FPGA 的互連則是分布式的,其延時與系統的布局有關,
3)應用范圍也有所不同
邏輯系統通常可分兩大類型:
1、邏輯密集型: 如高速緩存控制、DRAM 控制和DMA 控制等,它們僅需要很少的數據處理能力,但邏輯關系一般都復雜
2、數據密集型: 數據密集型需要大量數據處理能力,其應用多見于通訊領域。
為了選擇合適的PLD 芯片,應從速度與性能、邏輯利用率、使用方便性、編程技術等方面進行考查。
速度與性能:
數據密集型系統,比如,通訊中對信號進行處理的二維卷積器。 在實現這一算法的邏輯系統中,每個單元所需要的輸入端較少,但需要很多這樣的邏輯單元。 這些要求與FPGA 的結構相吻合。 因為FPGA 的粒度小,其輸入到輸出的傳輸延遲時間很短,因而能獲得高的單元速度。而控制密集型系統通常是輸入密集型的,邏輯復雜,CLB 的輸入端往往不夠用,需把多個CLB 串行級聯使用,同時CLB 之間的連接有可能通過多級通用PI 或長線,導致速度急劇下降。 因而實際的傳輸延遲時間要大CPLD. 比如,實現一個DRAM 控制器,它由四個功能塊組成:刷新狀態機、刷新地址計數器、刷新定時器和地址選擇開關,需要的輸入端有幾十個,顯然用CPLD 更合適.
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