資料介紹
FPGA/CPLD能完成任何數(shù)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(xiàn)。
FPGA/CPLD如同一張白紙或是一堆積木,工程師可以通過傳統(tǒng)的原理圖輸入法,或是硬件描述語言自由的設(shè)計一個數(shù)字系統(tǒng)。通過軟件仿真,我們可以事先驗證設(shè)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(shè)計而不必改動硬件電路。
使用FPGA/CPLD來開發(fā)數(shù)字電路,可以大大縮短設(shè)計時間,減少PCB面積,提高系統(tǒng)的可靠性。
FPGA/CPLD還可以做數(shù)字IC設(shè)計的前端驗證,用這種方式可以很大程度上降低IC設(shè)計的成本。
FPGA/CPLD的這些優(yōu)點使得FPGA/CPLD技術(shù)在90年代以后得到飛速的發(fā)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(qū)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(jié)構(gòu)。
FPGA (Field Programmable Gate Arry)是指現(xiàn)場可編程門陣列,最早由Xilinx公司發(fā)明。多為SRAM 工藝,基于查找表(Look Up Table)結(jié)構(gòu),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(jié)構(gòu)的PLD叫CPLD;
Altera把自己的PLD產(chǎn)品:MAX系列(EEPROM工藝),F(xiàn)LEX/ACEX/APEX系列(SRAM工藝)都叫作CPLD,即復(fù)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(chǎn)品也叫做FPGA.
2)結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別
邏輯塊的粒度不同
邏輯塊指PLD 芯片中按結(jié)構(gòu)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(tǒng)聯(lián)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(shù)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(jié)構(gòu)使用時不如FPGA 靈活。
邏輯之間的互連結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)給設(shè)計者帶來很大方便; FPGA 的互連則是分布式的,其延時與系統(tǒng)的布局有關(guān),
3)應(yīng)用范圍也有所不同
邏輯系統(tǒng)通??煞謨纱箢愋停?/p>
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(shù)據(jù)處理能力,但邏輯關(guān)系一般都復(fù)雜
2、數(shù)據(jù)密集型: 數(shù)據(jù)密集型需要大量數(shù)據(jù)處理能力,其應(yīng)用多見于通訊領(lǐng)域。
為了選擇合適的PLD 芯片,應(yīng)從速度與性能、邏輯利用率、使用方便性、編程技術(shù)等方面進行考查。
速度與性能:
數(shù)據(jù)密集型系統(tǒng),比如,通訊中對信號進行處理的二維卷積器。 在實現(xiàn)這一算法的邏輯系統(tǒng)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(jié)構(gòu)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(tǒng)通常是輸入密集型的,邏輯復(fù)雜,CLB 的輸入端往往不夠用,需把多個CLB 串行級聯(lián)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(xiàn)一個DRAM 控制器,它由四個功能塊組成:刷新狀態(tài)機、刷新地址計數(shù)器、刷新定時器和地址選擇開關(guān),需要的輸入端有幾十個,顯然用CPLD 更合適.
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