可编程逻辑器件芯片选型
发布时间:2023-11-15 13:38:21 浏览:1824
可编程逻辑芯片ASIC主要有 FPGA和CPLD这两种类型,但两种产品也各有所长。
FPGA(Field-Programmable Gate Array),即现场可编程门阵列,它是在CPLD、PAL、GAL等可编程芯片的基础上进一步发展的起来的器件类型,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。
CPLD(Complex Programmable Logic Device)复杂可编程逻辑器件,是从PAL和GAL器件发展出来的器件类型,相对而言规模大,结构复杂,属于大规模集成电路范围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台,用原理图、硬件描述语言等方法,生成相应的目标文件,通过下载电缆(“在系统”编程)将代码传送到目标芯片中,实现设计的数字系统。
在编程方式上,CPLD主要是基于E2PROM或FLASH存储器编程,编程次数可达1万次,优点是系统断电时编程信息也不丢失。CPLD又可分为在编 程器上编程和在系统编程两类。FPGA大部分是基于SRAM编程,编程信息在系统断电时丢失,每次上电时,需从器件外部将编程数据重新写入SRAM中。其优点是可以编程任意次,可在工作中快速编程,从而实现板级和系统级的动态配置。
CPLD更适合完成各种算法和组合逻辑,FPGA更适合于完成时序逻辑。换句话说,FPGA更适合于触发器丰富的结构,而CPLD更适合于触发器有限而乘积项丰富的结构。
CPLD的连续式布线结构决定了它的时序延迟是均匀的和可预测的,而FPGA的分段式布线结构决定了其延迟的不可预测性。
在编程上FPGA比CPLD具有更大的灵活性。CPLD通过修改具有固定内连电路的逻辑功能来编程,FPGA主要通过改变内部连线的布线来编程;FPGA可在逻辑门下编程,而CPLD是在逻辑块下编程。
CPLD比FPGA使用起来更方便。CPLD的编程采用E2PROM或FASTFLASH技术,无需外部存储器芯片,使用简单。而FPGA的编程信息需存放在外部存储器上,使用方法复杂。则导致CPLD保密性更好,更适合军工等应用场景。
CPLD的速度比FPGA快,并且具有较大的时间可预测性。这是由于FPGA是门级编程,并且CLB之间采用分布式互联,而CPLD是逻辑块级编程,并且其逻辑块之间的互联是集总式的。
FPGA的集成度比CPLD高,具有更复杂的布线结构和逻辑实现,以XILINX为代表,可以实现跟高的性能结构。
一般情况下,CPLD的功耗要比FPGA大,且集成度越高越明显。
目前主流的FPGA芯片XILINX和Intel占据70%的市场份额,较小的部分市场由LATTICE分割,近年来,也有出现国产品牌:安陆半导体。
CPLD芯片以Altera品牌为代表,后被 Intel收购。
作为市场份额的一部分,Cypress也是不可忽视的重要厂商,但在2023年被Infineon收购,导致其CPLD芯片系列停产。
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