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原创 CPLD/FPGA

2008-1-3 11:17 1265 0 分类: FPGA/CPLD
FPGA


FPGA是英文Field-Programmable Gate Array的缩写,即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

FPGA采用了逻辑单元阵列LCA(Logic Cell Array)这样一个新概念,内部包括可配置逻辑模块CLB(Configurable Logic Block)、输出输入模块IOB(Input Output Block)和内部连线(Interconnect)三个部分。FPGA的基本特点主要有:

1)采用FPGA设计ASIC电路,用户不需要投片生产,就能得到合用的芯片。 --2)FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。

3)FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚。

4)FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。

5) FPGA采用高速CHMOS工艺,功耗低,可以与CMOS、TTL电平兼容。

可以说,FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。

目前FPGA的品种很多,有XILINX公司的Virtex系列、TI公司的TPC系列、ALTERA公司的Stratix系列等。

FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的,因此,工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的配置模式,采用不同的编程方式。

加电时,FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中,配置完成后,FPGA进入工作状态。掉电后,FPGA恢复成白片,内部逻辑关系消失,因此,FPGA能够反复使用。FPGA的编程无须专用的FPGA编程器,只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时,只需换一片EPROM即可。这样,同一片FPGA,不同的编程数据,可以产生不同的电路功能。因此,FPGA的使用非常灵活。

FPGA有多种配置模式:并行主模式为一片FPGA加一片EPROM的方式;主从模式可以支持一片PROM编程多片FPGA;串行模式可以采用串行PROM编程FPGA;外设模式可以将FPGA作为微处理器的外设,由微处理器对其编程。

最近FPGA的配置方式已经多元化!

 

 
CPLD


CPLD是Complex PLD的简称,顾名思义,其是一种较PLD为复杂的逻辑元件。CPLD是一种整合性较高的逻辑元件。由于具有高整合性的特点,故其有性能提升,可靠度增加,PCB面积减少及成本下降等优点。CPLD元件,基本上是由许多个逻辑方块(Logic Blocks)所组合而成的。而各个逻辑方块均相似于一个简单的PLD元件(如22V10)。逻辑方块间的相互关系则由可变成的连线架构,将整个逻辑电路合成而成。

常见的CPLD元件有Altera公司的Max5000及Max7000系列。Cypress的Max340及Flash370系列等,一般来说CPLD元件的可逻辑闸数(gate count)约在1000~7000 Gate 之间。

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