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      科普知識
      數(shù)據(jù)分類:
      邏輯器件

      可編程邏輯器件的選用

      發(fā)布日期:2022-10-09 點擊率:82


      CPLD和FPGA兩者的結(jié)構(gòu)不同,編程工藝也不相同,因而決定了它們應(yīng)用范圍的差別,本節(jié)主要學(xué)習(xí)在使用時如何對這兩種器件進行選擇。
      在使用可編程邏輯器件時,可以從以下幾個方面進行選擇。
              1. 邏輯單元結(jié)構(gòu)
              CPLD中的邏輯單元采用PAL結(jié)構(gòu),由于這樣的單元功能強大,一般的邏輯在單元內(nèi)均可實現(xiàn),故互連關(guān)系簡單,一般通過集總總線即可實現(xiàn),適合于實現(xiàn)高級的有限狀態(tài)機,如控制器等,這種系統(tǒng)邏輯復(fù)雜,輸入變量多,但對觸發(fā)器的需求量相對較少。
              FPGA邏輯單元采用查找表結(jié)構(gòu),每單元只有一個或兩個觸發(fā)器。這樣的工藝結(jié)構(gòu)占用芯片面積小、速度高,每塊芯片上能集成的單元數(shù)多,但邏輯單元的功能較弱,小單元的FPGA較適合數(shù)據(jù)型系統(tǒng),這種系統(tǒng)所需的觸發(fā)器數(shù)多,但邏輯相對簡單。
              2. 內(nèi)部互連資源與連線結(jié)構(gòu)
              FPGA的分段式連線結(jié)構(gòu)提供了很好的互連靈活性和很高的布線成功率,一對單元之間的互連路徑可以有多種,它的信號傳輸延遲時間不能確定。
              CPLD的連續(xù)式互連結(jié)構(gòu)是利用具有同樣長度的一些金屬線實現(xiàn)功能單元之間的互連,即用的是集總總線,所以其總線上任意一對輸入端與輸出端之間的延時相等,因而有較大的時間可預(yù)測性,產(chǎn)品可以給出引腳到引腳的最大延遲時間。
              3. 配置技術(shù)
              FPGA的配置信息存放在外部存儲器中,故需外加ROM芯片,其保密性較差,可實現(xiàn)動態(tài)重構(gòu)。
              CPLD通常采用EPROM、E2PROM、逆熔絲等,常不需外部ROM,CPLD不能實現(xiàn)動態(tài)重構(gòu)。
              4. 規(guī)模
              CPLD邏輯電路在中小規(guī)模范圍內(nèi),價格較便宜,器件有很寬的可選范圍。CPLD的主要缺點是功耗比較大,15000門以上的CPLD功耗要高于FPGA、門陣列和分立器件。
              FPGA覆蓋了大中規(guī)模范圍,比CPLD更適合于實現(xiàn)多級的邏輯功能。在實現(xiàn)小型化、集成化和高可靠性的同時,上市速度快,市場風(fēng)險小。對于快速周轉(zhuǎn)的樣機,這些特性使得對于大規(guī)模的ASIC電路設(shè)計,F(xiàn)PGA成為用戶的首選。
              5. FPGA和CPLD封裝形式的選擇
              FPGA和CPLD器件的封裝形式很多,其中主要有PLCC、PQFP、TQFP、RQFP、VQFP、MQFP、PGA、BGA以及μBGA等。
              常用的PLCC封裝的引腳數(shù)有28、44、52、68至84等幾種規(guī)格。由于可以買到現(xiàn)成的PLCC插座,插拔方便,一般開發(fā)中,比較容易使用,適用于小規(guī)模的開發(fā)。缺點是I/O口有限以及易被人非法解密。
              PQFP、RQFP和VQFP屬貼片封裝形式,無需插座。適合于一般規(guī)模的產(chǎn)品開發(fā)或生產(chǎn)。
              BGA封裝的引腳屬于球狀引腳,是較為先進的封裝形式,大規(guī)模PLD器件已普遍采用BGA封裝,BGA封裝的引腳結(jié)構(gòu)具有更強的抗干擾和機械抗振性能。

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