CPLD与FPGA的用途及区别
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可编程逻辑器件CPLD和FPGA的特点和应用一、可编程逻辑器件(CPLD)的特点和应用:CPLD是一种具有很高逻辑容量的可编程逻辑器件,它通常由可编程逻辑单元(PLE)和可编程互连网络(PIN)组成。
CPLD的主要特点如下:1.逻辑容量大:CPLD的逻辑容量通常可以达到数千个逻辑门等效。
这使得CPLD非常适合那些需要大规模逻辑功能的应用,如控制器、通信接口和高级数学运算等。
2.可编程性强:CPLD可以通过编程操作来实现不同的逻辑功能。
它使用类似于电荷耦合器(CPL)的可编程逻辑单元来实现逻辑功能,其中每个CPL可以实现与或非门、与非门或非与门等逻辑运算。
3.器件内部拓扑复杂:CPLD具有丰富的内部互连网络,可以将各个逻辑元件之间的信号按照需要进行连接。
这使得CPLD可以实现复杂的信号处理和数据流处理功能。
4.快速重编程:CPLD可以在运行时进行在线编程,从而允许系统进行动态配置和故障恢复。
这一特点使得CPLD广泛应用于技术验证、原型设计和快速迭代开发等场景。
CPLD的应用主要集中在以下几个领域:1.控制器:CPLD可以用于实现各种控制器,如数字信号处理器(DSP)的外围控制器、数据采集/输出控制器等。
其高逻辑容量和可编程性强的特点使得CPLD非常适合这些应用场景。
2. 通信接口:CPLD可以实现多种通信协议和接口,如串行通信接口(SPI/I2C/UART)、嵌入式总线接口(PCI/USB/Ethernet)等。
这些接口在通信系统中起到了关键的作用。
3.高级数学运算:CPLD可以实现各种高级数学运算,如矩阵运算、滤波运算、FFT运算等。
这些运算对于数字信号处理(DSP)和图像处理等应用非常重要。
4.逻辑分析仪:CPLD可以实现逻辑分析仪的功能,用于捕获和分析数字信号的时序和逻辑关系。
逻辑分析仪在系统调试和故障分析中非常有用。
二、现场可编程门阵列(FPGA)的特点和应用:FPGA是一种具有大规模逻辑容量和可编程性的可编程逻辑器件。
逻辑设计中的FPGA与CPLD技术应用在现代电子行业中,逻辑设计是一个至关重要的环节。
FPGA (Field-Programmable Gate Array)和CPLD(Complex Programmable Logic Device)技术作为两种主要的可编程设备,已经在逻辑设计中广泛应用。
它们具有灵活性、可编程性以及高度集成的特点,使得它们在各种应用领域中扮演着重要的角色。
一、FPGA技术应用FPGA是一种可编程逻辑器件,其内部可通过编程实现各种逻辑功能和数字电路设计。
FPGA通常由可编程逻辑单元(CLB)、输入输出引脚和输入输出模块等部分构成。
其设计过程包含RTL(Register-Transfer Level)描述、综合、布局布线以及配置等环节。
1. 通信与网络领域在通信领域,FPGA被广泛应用于协议转换、调制解调器设计以及网络加速器等方面。
由于FPGA的可编程性,可以根据需要灵活配置不同的协议,实现不同网络之间的无缝对接。
2. 数字信号处理(DSP)领域在数字信号处理领域,FPGA被广泛应用于图像处理、音频处理以及实时数据处理等方面。
由于FPGA具有并行处理的能力,能够同时处理多个数据流,因此在实时性要求较高的应用中表现出色。
3. 汽车电子领域在汽车电子领域,FPGA被广泛应用于汽车控制单元(ECU)和车载娱乐系统等方面。
由于汽车电子应用对可靠性和安全性要求较高,FPGA的可编程性以及自适应性能使其成为理想的选择。
二、CPLD技术应用CPLD是一种更小规模的可编程器件,与FPGA相比,CPLD通常更适用于复杂逻辑功能的实现。
CPLD通常由可编程逻辑阵列(PLA)、输入输出引脚以及输入输出缓冲区组成。
1. 控制系统领域在控制系统领域,CPLD被广泛应用于逻辑控制器的设计。
由于CPLD具有高速、低功耗以及可靠性强的特点,被广泛应用于各类自动化控制系统中。
2. 电源管理系统领域在电源管理系统领域,CPLD被广泛应用于电源管理单元(PMU)的设计。
1. FPGAFPGA(Field-Programmable Gate Array),即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、CPLD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。
以硬件描述语言(Verilog或VHDL)所完成的电路设计,可以经过简单的综合与布局,快速的烧录至FPGA 上进行测试,是现代IC设计验证的技术主流。
这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路(比如AND、OR、XOR、NOT)或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。
在大多数的FPGA里面,这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器(Flip-flop)或者其他更加完整的记忆块。
系统设计师可以根据需要通过可编辑的连接把FPGA内部的逻辑块连接起来,就好像一个电路试验板被放在了一个芯片里。
一个出厂后的成品FPGA的逻辑块和连接可以按照设计者而改变,所以FPGA可以完成所需要的逻辑功能。
什么是FPGA?简单来说,FPGA就是“可反复编程的逻辑器件”。
FPGA取自Field Programmable Gate Array的首个字母,代表现场(Field)可编程(Programmable)逻辑阵列(Gate Array)。
由于在产品发售后您仍然可以对产品设计作出修改,因此我们可以顺利地对产品进行更新以及针对新的协议标准作出相应改进。
相对于对售后产品设计无法进行修改的ASIC和ASSP来说,这是FPGA特有的一个优势。
由于FPGA 可编程的灵活性以及近年来科技的快速发展,FPGA也正向高集成,高性能,低功耗,低价格的方向发展,并具备了与ASIC和ASSP 同等的性能,被广泛地使用在各行各业的电子及通信设备里。
FPGA与CPLD的区别尽管很多人听说过CPLD,但是关于CPLD与FPGA之间的区别,了解的人可能不是很多。
一.CPLD 和FPGA 的主要区别1. 结构上的不同:CPLD-乘积项 FPGA-基于查找表(LUT)2. 集成度的不同CPLD :500 - 50000门;FPGA :1K – 几千万门 3 应用范围的不同CPLD 逻辑能力强而寄存器少(1K 左右), 适用于控制密集型系统;FPGA 逻辑能力较弱但寄存器多,适于数据密集型系 CPLD 逻辑密集型----适于简单逻辑功能 2、中小规模(1000 ~ 50000) 3、布线延迟固定,时序特性稳定 4、编程数据不丢失,电路简单 5、保密性好二.Verilog HDL 适用的描述层次:1、系统级(System ) 部分可物理实现,主要用于仿真2、算法级(Alogrthem ) 部分可物理实现,主要用于仿真3、寄存器传输级(RTL )可完全物理实现,用于电路设计4、逻辑级(Logic ) 可完全物理实现,用于电路设计5、门级(Gate ) 可完全物理实现,用于电路设计6、电路开关级(Switch )软件中不涉及,用于芯片设计三.电路的两种基本计算机输入方式——原理图输入和硬件描述语言输入 四.语言输入与原理图输入方式相比的优点: 1、容易把设计移植到不同厂家的不同芯片中去;2、信号位数容易修改,可以很方便的适应不同规模的应用;3、与实现工艺无关;V erilog HDL 综合器生成标准的电子设计互换格式(EDIF )文件,方便文档交换与保存;五.软核、固核、硬核的概念 软核(Soft Core ):功能经过验证的、可综合的、实现后电路结构总门数在5000门以上的V erilog HDL 模型。
由软核构成的器件称为虚拟器件。
三者中灵活性最高。
固核(Firm Core ):指在某一种现场可编程门阵列(FPGA )器件上实现的、经验证是正确的、总门数在5000门以上电路结构编码文件。
硬核(Hard Core ):指在某一种专用集成电路(ASIC )工艺的器件上实现的、经验证是正确的、总门数在5000门以上的电路结构版图掩膜CPLD逻辑密集型----适于简单逻辑功能 2、中小规模(1000 ~ 50000) 3、布线延迟固定,时序特性稳定 4、编程数据不丢失,电路简单 5、保密性好FPGA1、数据密集型——适于复杂的时序逻辑2、大规模设计(5000 ~ 数百万门)3、布线灵活,但时序特性不稳定4、需用专用的 ROM 进行数据配置5、保密性较差HDL 功能数字系统仿真、验证(全部语法支持) 数字系统设计、综合(部分语法支持) HDL 功能:六.Verilog 的两种描述——如果只从行为和功能的角度来描述某一电路模块,就称为行为模块;如果从电路结构的角度来描述该电路模块,就称为结构模块。
CPLD(complex programable logic device)复杂可编程逻辑器件FPGA(field programable gate array)现场可编程门阵列FPGA和CPLD的逻辑单元本身的结构与SPLD相似,即与阵列和可配置的输出宏单元组成。
FPGA逻辑单元是小单元,每个单元只有1-2个触发器,其输入变量通常只有几个因而采用查找表结构(PROM形式)这样的工艺结构占用的芯片面积小,速度高(通常只有1-2纳秒),每个芯片上能集成的单元数多,但逻辑单元功能弱。
如果想实现一个较复杂的功能,需要几个这样的单元组合才能完成(总延时是各个单元延时和互连延时的和),互连关系复杂。
CPLD中的逻辑单元是单元,通常其变量数约20-28个。
因为变量多,所以只能采用PAL结构。
由于这样的单元功能强大,一般的逻辑在单元内均可实现,因而其互连关系简单,一般通过集总总线既可实现。
电路的延时通常就是单元本身和集总总线的延时(通常在数纳秒至十几纳秒),但是同样集成规模的芯片中的触发器的数量少得多。
从上面分析可知道:小单元的FPGA较适合数据型系统,这种系统所需要的触发器数多,但是逻辑相对简单;大单元的CPLD较适合逻辑型系统,如控制器等,这种系统逻辑复杂,输入变量多,但触发器需求量相对较少。
反熔丝工艺只能一次性编程,EPROM EEPROM 和FLASH工艺可以反复的编程,但是他们一经编程片内逻辑就被固定。
他们都是只读型(ROM)编程,这类编程不仅可靠性较高还可以加密。
XILINX公司的FPGA芯片采用RAM型编程,相同集成规模的芯片中的触发器数目较多,功耗低,但是掉电后信息不能保存,必须与存储器联用。
每次上电时必须先对芯片配置,然后才能使用,这似乎是RAM型PLD的缺点,但是ROM型PLD中的编程信息在使用时是不能变化的,RAM型PLD却可以在工作时更换内容,实现不同的逻辑。
CPLD和FPGA的结构,性能对照:CPLD FPGA PROM集成规模:小(最大数万门)大(最高达百万门)单元粒度:大(PAL结构)小(PROM结构)互连方式:集总总线分段总线长线专用互连编程工艺:EPROM EEPROM FLASH SRAM编程类型:ROM RAM型须与存储器联用信息:固定可实时重构触发器数:少多单元功能:强弱速度:高低222222222222222222222222222222222222延迟:确定,可以预测不能确定不能预测功耗:高低加密性能:可加密不能加密适用场合:逻辑型系统数据型系统LCA(LOGIC CELL ARRAY)逻辑单元阵列CLB(CONFIGURABLE LOGIC BLOCK)可配置逻辑模块IOB(INPUT OUTOUT BLOCK)输入输出块Spartan-xl系列FPGA的主要特性SPARTAN-XL系列的FPGA具有低压,低功耗的特点。
DSP、MCU、CPLD、ARM、FPGA芯片的区别DSP、MCU、CPLD、ARM、FPGA芯片的区别1,单片机小型电脑处理器,最小可以到8个脚,价格便宜,最便宜2块钱2,PLC可变逻辑控制器,主要用在工业控制,里面是类似一个加强的单片机。
对输入输出均有做处理(抗干扰能力、带负载能力都增强)。
例如抗干扰,增加带负载驱动能力3,DSP 数字信号处理芯片,这个用途可做信号处理,例如图像处理,数据采集处理,它比单片要快很多,比单片机功能要强大4,FPGA、CPLD可变逻辑控制,这个做逻辑处理控制,小型的CPLD是没有中央处理器的,大型可以嵌入系统,功能在单片机之上,适合做大型的数据处理,逻辑控制。
其价格不便宜。
但是他和单片机有本质的区别。
例如单片机有内嵌外设AD,DA转换等,CPLD则需要通过控制其他外设IC。
要想诠释清楚,也非三言两语能道明,还是多看看书本吧学习可以以单片机为先,其次是FPGA,CPLD,DSP。
PLC比较简单,学会前面后面只要了解一周一般都会了一家之言,欢迎指证:DSP:数字信号处理器,处理器采用哈弗结构,工作频率较高,能大幅度提高数字信号处理算法的执行效率。
MCU:微控制器,主要用于控制系统,工作频率一般来说比DSP 低,硬件上具有多个IO 端口,同时也集成了多个外设,主要是便于在控制系统中的应用。
至于ARM处理器,个人认为是MCU的高级版本,ARM本身只是一个内核,目前已经有多个版本。
CPLD:复杂可编程逻辑器件FPGA:现场可编程门阵列后两者都是可编程器件,CPLD目前一半采用FLASH技术,而FPGA采用SRAM技术,这就决定了FPGA需要采用特定的配置技术。
同时FPGA的规模要比CPLD大得多,但CPLD应用起来相对要简单的多。
DSP主要用做运算,如语音,图像等信号的运算处理,但基本不用做控制。
MCU,FPGA,ARM主要用做控制,MCU低价低功耗,但门限很少,结构简单,不能实现复杂控制。
《CPLD和FPGA的区别》1).两者的区别:最大的区别,就是CPLD进行一次下载编程(写入操作)后,其逻辑门组合方式就保存下来,不管什么时候断电,通电,他都可以执行上一次的逻辑功能。
FPGA不能保存上次逻辑功能,断电后,FPGA就失去所有配置。
因此FPGA通常需要带一块配置芯片,在通电后,对FPGA进行重新配置,恢复功能(重配置需要时间,CPLD通电后,马上就可以执行相应逻辑)。
CPLD的擦写次数非常有限,经过100~1000次左右的反复擦写就报废了。
而FPGA可以反复擦写无限次(当然,实际上是有限的。
但是在通常使用中,就算你反复擦写,大概你挂了,它还没有挂)。
FPG的配置芯片擦写次数有限,而且常常只能烧写一次(OTP)。
CPLD的容量一般比较小,FPGA容量很大。
综合上面所有的情况,结论是这样的,你在学习阶段,或者开发阶段,最好使用FPGA,因为可以反复擦写,不对马上重新烧写。
只要不断电,你烧写下去的逻辑功能是一直可用的。
定型后可以使用CPLD,可以免去FPGA。
但是当你的配置容量非常大的时候,CPLD装不下,你又必须采用FPGA了,这个时候,在最后成品上需要加配置芯片(当然也用单片机模拟配置芯片,具体这个地方不介绍)。
市面上尤其是学校里面可以看到Xilinx公司或者Altera公司各种不同的开发板,其实只有两个大类,CPLD开发板和FPGA开发板。
尽管FPGA和CPLD都是可编程ASIC器件,有很多共同特点,但由于CPLD和FPGA结构上的差异,具有各自的特点:①CPLD更适合完成各种组合逻辑,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。
②CPLD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。
③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。
FPGA与CPLD编程语言FPGA(可编程逻辑门阵列)和CPLD(可编程逻辑器件)是现代数字电路设计中常用的两种可编程芯片。
它们通过使用编程语言来实现特定的功能和逻辑。
本文将介绍FPGA和CPLD的基本概念,并探讨在这两种芯片上使用的编程语言。
一、FPGA和CPLD的基本概念FPGA和CPLD是数字集成电路的一种,它们可以根据用户的需求和设计要求进行编程,并实现不同的逻辑功能。
FPGA拥有更大的可编程逻辑单元和更灵活的资源分配,使得它在复杂的应用场景下更具优势。
CPLD则相对较小,适用于较简单的逻辑设计。
FPGA和CPLD的核心结构都包含可编程逻辑单元,输入/输出引脚和内部信号线路。
逻辑单元是实现不同布尔逻辑运算的基本组成部分,包括与门、或门、非门等。
输入/输出引脚用于与其他电路或器件进行连接,而内部信号线路则负责连接不同的逻辑单元和输入/输出引脚。
二、FPGA和CPLD的编程语言1.硬件描述语言(HDL)硬件描述语言是一种专门用于描述数字电路结构和行为的编程语言。
它们可以描述各种逻辑门、寄存器、存储器和其他组件之间的连线和交互。
常用的硬件描述语言有VHDL(VHSIC硬件描述语言)和Verilog。
VHDL是一种结构化的硬件描述语言,使用描述性的方式来定义逻辑结构和行为。
它可以描述信号流和结构体等抽象概念,适用于系统级设计和数字电路的高层次描述。
Verilog是一种基于事件驱动的硬件描述语言,具有较高的仿真能力和设计灵活性。
它以模块化方式描述电路和系统,并支持递归实例化和并行语法,适用于协同设计和复杂电路的描述。
2.硬件描述语言(HDL)与编程语言结合除了使用传统的硬件描述语言,FPGA和CPLD编程还可以结合使用高级编程语言,如C语言和VHDL等。
这种结合方式可以更好地利用硬件资源和软件开发环境,提高设计效率和可维护性。
通过在硬件描述语言中嵌入高级编程语言代码,可以实现复杂的算法和数据处理功能,并提供方便的调试和测试手段。
FPGA与CPLD应用案例FPGA(Field Programmable Gate Array)和CPLD(Complex Programmable Logic Device)是现代数字电路设计中常用的可编程逻辑设备。
它们的灵活性和适应性使得它们在各种应用场景中发挥重要作用。
本文将介绍FPGA和CPLD的工作原理,并通过具体的应用案例,说明它们在不同领域中的应用。
一、FPGA和CPLD的工作原理FPGA是由可编程逻辑单元和可编程连线网络组成的可编程电路芯片。
它的内部结构由大量的逻辑块组成,每个逻辑块包含查找表、触发器和多路选择器等元件。
通过在逻辑块之间建立连线,可以实现不同的逻辑功能。
FPGA的逻辑配置是通过存储在外部存储器中的配置位流(Configuration Bitstream)来实现的。
CPLD也是一种可编程逻辑器件,其结构相对简单,由AND/OR门和触发器构成。
CPLD的逻辑配置使用EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)存储,并且在启动时进行加载。
二、FPGA和CPLD的应用案例1. 通信领域FPGA和CPLD在通信领域中广泛应用。
例如,无线通信系统中的调制解调器模块可以使用FPGA来实现,通过对不同调制算法的配置,可以满足不同的通信标准。
CPLD也可以用于数据处理和时序控制等任务。
2. 图像处理FPGA和CPLD在图像处理领域也有广泛的应用。
通过FPGA的灵活性,可以实现各种图像处理算法,如边缘检测、滤波和图像压缩等。
CPLD可以用于时序控制,确保图像数据的正确传输和处理。
3. 工业自动化在工业自动化领域,FPGA和CPLD常被用于控制系统中。
通过FPGA实现的控制器可以满足实时性要求,同时支持多种输入输出接口,如模拟输入输出、数字输入输出和串行通信接口等。
CPLD则可用于实现各种精确的时序控制和逻辑判断。
cpld 和fpga 的区别,cpld 和fpga 的优缺点
FPGA(Field-Programmable Gate Array),即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、CPLD 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。
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,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。
CPLD 和FPGA 的主要区别:
1、布线能力
CPLD 内连率高,不需要人工布局布线来优化速度和面积,较FPGA
更适合于EDA 芯片设计的可编程验证。
CPLD&FPGA性能分析比较在进行这次分析前,首先来一起认识下CPLD与FPGA。
Ⅰ.1) .什么是CPLD?CPLD发展历史及应用领域:20世纪70年代,最早的可编程逻辑器件--PLD诞生了。
其输出结构是可编程的逻辑宏单元,因为它的硬件结构设计可由软件完成(相当于房子盖好后人工设计局部室内结构),因而它的设计比纯硬件的数字电路具有很强的灵活性,但其过于简单的结构也使它们只能实现规模较小的电路。
为弥补PLD只能设计小规模电路这一缺陷,20世纪80年代中期,推出了复杂可编程逻辑器件--CPLD。
目前应用已深入网络、仪器仪表、汽车电子、数控机床、航天测控设备等方面。
2).器件特点:它具有编程灵活、集成度高、设计开发周期短、适用范围宽、开发工具先进、设计制造成本低、对设计者的硬件经验要求低、标准产品无需测试、保密性强、价格大众化等特点,可实现较大规模的电路设计,因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产(一般在10,000件以下)之中。
几乎所有应用中小规模通用数字集成电路的场合均可应用CPLD器件。
CPLD器件已成为电子产品不可缺少的组成部分,它的设计和应用成为电子工程师必备的一种技能。
3)如何使用:CPLD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。
这里以抢答器为例讲一下它的设计(装修)过程,即芯片的设计流程。
CPLD的工作大部分是在电脑上完成的。
打开集成开发软件(Altera公司Max+pluxII)→画原理图、写硬件描述语言(VHDL,Verilog)→编译→给出逻辑电路的输入激励信号,进行仿真,查看逻辑输出结果是否正确→进行管脚输入、输出锁定(7128的64个输入、输出管脚可根据需要设定)→生成代码→通过下载电缆将代码传送并存储在CPLD芯片中。
fpga cpld参考答案FPGA和CPLD是现代数字电路设计中常用的可编程逻辑器件。
它们在电子工程领域中扮演着重要的角色,广泛应用于各种领域,如通信、嵌入式系统、计算机硬件等。
本文将介绍FPGA和CPLD的基本概念、特点以及应用,并提供一些参考答案来帮助读者更好地理解和应用这些器件。
FPGA,即现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array),是一种可编程逻辑器件,它由大量的逻辑门、存储单元和可编程互连资源组成。
与传统的专用集成电路(ASIC)相比,FPGA具有灵活性高、开发周期短的优势。
它可以通过编程来实现各种不同的数字电路功能,而无需进行物理上的改变。
这使得FPGA成为了快速原型设计、快速验证和低成本量产的理想选择。
CPLD,即复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device),与FPGA类似,也是一种可编程逻辑器件。
但与FPGA相比,CPLD规模较小,资源有限。
它由可编程的逻辑单元、触发器和互连资源组成。
CPLD适用于一些规模较小、逻辑较简单的应用场景,如时序逻辑控制、接口逻辑等。
FPGA和CPLD的特点使得它们在各种领域得到广泛应用。
在通信领域,FPGA和CPLD可以用于实现各种协议的解析、编解码、调制解调等功能。
在嵌入式系统中,FPGA和CPLD可以用于实现各种外设接口、时序控制、状态机等。
在计算机硬件领域,FPGA和CPLD可以用于实现高性能计算、逻辑仿真、硬件加速等。
接下来,我们将提供一些参考答案,帮助读者更好地理解和应用FPGA和CPLD。
1. FPGA和CPLD的主要区别是什么?FPGA和CPLD的主要区别在于规模和资源。
FPGA规模较大,资源丰富,适用于复杂的逻辑设计;而CPLD规模较小,资源有限,适用于简单的逻辑设计。
此外,FPGA的可编程互连资源更灵活,可以实现更复杂的互连结构;而CPLD的互连资源相对固定,适用于一些简单的逻辑互连。
分析CPLD与FPGA区别可编程逻辑器件主要包括FPGA 和CPLD,FPGA 是Field Programmable Gate Array 缩写,CPLD 是Complex Promrammable Logic Device 的缩写。
随着芯片技术的发展,CPLD 和FPGA 的概念已经模糊在一起,如Altera 和Lattice公司把小容量(小于2K 左右逻辑单元)非挥发的可编程器件归到CPLD 里,如Altera 的MAXII 系列和Lattice 的MACH XO 系列芯片,把基于SRAM 的FPGA 和FLASH 的储存单元做到一个芯片里面,以及跟传统的CPLD 不一样了。
那么CPLD 与FPGA 区别有哪些方面呢?我们一起来了解一下吧!1.CPLD 与FPGA 在结构方面的区别:CPLD 是粗粒结构,这意味著进出器件的路径经过较少的开关,相应地延迟也小。
因此,与等效的FPGA 相比,CPLD 可工作在更高的频率,具有更好的性能。
CPLD 的另一个好处是其软件编译快,因为其易于路由的结构使得布放设计任务更加容易执行。
FPGA 是细粒结构,这意味著每个单元间存在细粒延迟。
如果将少量的逻辑紧密排列在一起,FPGA 的速度相当快。
然而,随著设计密度的增加,信号不得不通过许多开关,路由延迟也快速增加,从而削弱了整体性能。
CPLD 的粗粒结构却能很好地适应这一设计布局的改变。
2.CPLD 与FPGA 在系统方面的区别:尽管FPGA 和CPLD 都是可编程ASIC 器件,有很多共同特点,但由于CPLD 和FPGA 结构上的差异,具有各自的特点:①CPLD 更适合完成各种算法和组合逻辑,FP GA 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。
FPGA与CPLD技术【FPGA与CPLD技术】在现代科技领域中,电子器件逐渐发展为了实现更高性能和更多功能的需求。
FPGA(现场可编程门阵列)和CPLD(复杂可编程逻辑器件)技术就是应对这一需求而应运而生的。
一、FPGA技术的应用FPGA是一类可现场编程的半导体芯片,其内部由逻辑单元、寄存器和可编程连线组成。
它具有灵活性高、易于调试、可动态重新配置等特点,因此广泛应用于不同的领域。
1. 通信领域:FPGA技术在通信领域中得到广泛应用。
它可用于实现高速数据传输、协议转换、信号处理等功能。
例如,FPGA可以被用于构建基站设备,实现无线网络的通信功能。
2. 图像与音频处理:FPGA技术在图像与音频处理方面发挥重要作用。
通过对FPGA的编程,可以实现图像的实时处理、特效增强、图像压缩等功能。
在音频领域,FPGA可以用于音频信号处理、音频编解码等应用。
3. 工业控制:FPGA可用于工业控制系统中,实现逻辑控制、数据采集和通信等功能。
它能够适应不同的工作环境和要求,如自动化生产线、机械控制等。
二、CPLD技术的特点和应用CPLD是另一种可编程逻辑器件,与FPGA相比具有一些独特的特点和应用。
1. 规模较小:相对于FPGA,CPLD的规模较小,通常适用于较简单的逻辑设计。
2. 响应速度快:CPLD的延迟时间相比FPGA较短,适合于对实时性要求较高的场合。
3. 低功耗:CPLD不需要硬件重新配置,因此功耗较低,适用于需要长时间运行的设备。
4. 应用领域:CPLD常用于电路板级和模块级设计,例如电源管理、时序控制等。
三、FPGA与CPLD技术的比较FPGA和CPLD在应用场景和性能方面存在一些区别。
1. 灵活性与复杂性:FPGA对于复杂逻辑的处理更加灵活,但CPLD更适合较简单逻辑的应用。
2. 面积与功耗:FPGA的逻辑单元规模较大,可以实现更复杂的功能,但功耗也相应较高。
而CPLD规模较小,功耗也相对较低。
3. 延迟时间:相比之下,CPLD的延迟时间较短,对于实时性要求较高的场景更加适用。
FPGA与CPLD的区别系统的比较,与大家共享:尽管FPGA和CPLD都是可编程ASIC器件,有很多共同特点,但由于CPLD和FPGA结构上的差异,具有各自的特点:①CPLD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。
②CPLD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。
③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。
④FPGA的集成度比CPLD高,具有更复杂的布线结构和逻辑实现。
⑤CPLD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。
⑥CPLD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。
⑦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。
⑧CPLD保密性好,FPGA保密性差。
⑨一般情况下,CPLD的功耗要比FPGA大,且集成度越高越明显。
随著复杂可编程逻辑器件(CPLD)密度的提高,数字器件设计人员在进行大型设计时,既灵活又容易,而且产品可以很快进入市场。
CPLD与FPGA的用途及区别
FPGA/CPLD能做什么呢?可以毫不夸张的讲,FPGA/CPLD能完成任何数字器件的功能,上至高性能CPU,下至简单的74电路,都可以用FPGA/CPLD来实现。
FPGA/CPLD如同一张白纸或是一堆积木,工程师可以通过传统的原理图输入法,或是硬件描述语言自由的设计一个数字系统。
通过软件仿真,我们可以事先验证设计的正确性。
在PCB完成以后,还可以利用FPGA/CPLD的在线修改能力,随时修改设计而不必改动硬件电路。
使用FPGA/CPLD来开发数字电路,可以大大缩短设计时间,减少PCB面积,提高系统的可靠性。
FPGA/CPLD 还可以做数字IC设计的前端验证,用这种方式可以很大程度上降低IC设计的成本。
FPGA/CPLD的这些优点使得FPGA/CPLD技术在90年代以后得到飞速的发展,同时也大大推动了EDA软件和硬件描述语言(HDL)的进步。
FPGA/CPLD有什么区别呢?1)各个厂家叫法不尽相同:PLD(Programmable Logic Device)是可编程逻辑器件的总称,早期多EEPROM工艺,基于乘积项(Product Term)结构。
FPGA (Field Programmable Gate Arry)是指现场可编程门阵列,最早由Xilinx公司发明。
多为SRAM 工艺,基于查找表(Look Up Table)结构,要外挂配置用的EPROM。
Xilinx把SRAM工艺,要外挂配置用的EPROM的PLD叫FPGA,把Flash工艺(类似EEPROM工艺),乘积项结构的PLD叫CPLD; Altera把自己的PLD产品:MAX系列(EEPROM工艺),FLEX/ACEX/APEX系列(SRAM工艺)都叫作CPLD,即复杂PLD(Complex PLD)。
由于FLEX/ACEX/APEX系列也是SRAM工艺,要外挂配置用的EPROM,用法和Xilinx的FPGA一样,所以很多人把Altera的FELX/ACEX/APEX系列产品也叫做FPGA. 2)结构上的主要区别逻辑块的粒度不同逻辑块指PLD 芯片中按结构划分的功能模块,它有相对独立的组合逻辑阵列,块间靠互连系统联系.FPGA 中的CLB 是逻辑块,其特点是粒度小,输入变量为4~8 ,输出为1~2 ,因而只是一个逻辑单元,每块芯片中有几十到近千个这样的单元. CPLD中逻辑块粒度较大,通常有数十个输入端和一、二十个输出端,每块芯片只分成几块. 有些集成度较低的(如ATV2500) 则干脆不分块. 显然,如此粗大的分块结构使用时不如FPGA 灵活. 逻辑之间的互连结构不同CPLD 的逻辑块互连是集总式的,其特点是等延时,任意两块之间的延时是相等的,这种结构给设计者带来很大方便; FPGA 的互连则是分布式的,其延时与系统的布局有关, 3)应用范围也有所不同逻辑系统通常可分两大类型: 1、逻辑密集型: 如高速缓存控制、DRAM 控制和DMA 控制等,它们仅需要很少的数据处理能力,但逻辑关系一般都复杂2、数据密集型: 数据密集型需要大量数据处理能力,其应用多见于通讯领域. 为了选择合适的PLD 芯片,应从速度与性能、逻辑利用率、使用方便性、编程技术等方面进行考查。
速度与性能: 数据密集型系统,比如,通讯中对信号进行处理的二维卷积器. 在实现这一算法的逻辑系统中,每个单元所需要的输入端较少,但需要很多这样的逻辑单元. 这些要求与FPGA 的结构相吻合. 因为FPGA 的粒度小,其输入到输出的传输延迟时间很短,因而能获得高的单元速度.而控制密集型系统通常是输入密集型的,逻辑复杂,CLB 的输入端往往不够用,需把多个CLB 串行级联使用,同时CLB 之间的连接有可能通过多级通用PI 或长线,导致速度急剧下降. 因而实际的传输延迟时间要大CPLD. 比如,实现一个DRAM 控制器,它由四个功能块组成:刷新状态机、刷新地址计数器、刷新定时器和地址选择开关,需要的输入端有几十个,显然用CPLD 更合适. 逻辑利用率: 逻辑利用率是指器件中资源被利用的程度. CPLD 逻辑寄存器少,FPGA 逻辑弱而寄存器多,这正好与控制密集型系统与数据密集型系统相对应. 比如, 规模同为6000PLD 门的
is2pLSI1032 有192 个寄存器;而XC4005E 有616 个寄存器. 因此从逻辑利用率角度,对于组合电路较复杂的设计,宜采用颗粒较粗的CPLD ,触发器较多的设计,宜采用用细颗粒的FPGA. (3) 使用方便性: 使用方便首先要考虑性能的可预测性,在这点上CPLD 优于FPGA. 对于CPLD ,通常只要输入、输出端口数,内部门和触发器数目不超过芯片的资源并有
一定裕量,总是可以实现的. 而FPGA ,则很难预测,因为完成设计所需的CLB 逻辑级数是无法事实确定的,只有靠多次试验才能得到满意的结果. (4) 编程技术: FPGA 编程信息存放在外部存储器,要附加存储器芯片,其保密性差,断电后数据易丢失. CPLD 采用最佳的E2CMOS 技术。
尽管FPGA和CPLD都是可编程ASIC器件,有很多共同特点,但由于CPLD和FPGA结构上的差异,具有各自的特点: ①CPLD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。
②CPLD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。
③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。
④FPGA的集成度比CPLD高,具有更复杂的布线结构和逻辑实现。
⑤CPLD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。
⑥CPLD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。
⑦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。
⑧CPLD保密性好,FPGA保密性差。
⑨一般情况下,CPLD的功耗要比FPGA大,且集成度越高越明显。
1.CPLD CPLD主要是由可编程逻辑宏单元(LMC,Logic Macro Cell)围绕中心的可编程互连矩阵单元组成,其中LMC逻辑结构较复杂,并具有复杂的I/O单元互连结构,可由用户根据需要生成特定的电路结构,完成一定的功能。
由于 CPLD内部采用固定长度的金属线进行各逻辑块的互连,所以设计的逻辑电路具有时间可预测性,避免了分段式互连结构时序不完全预测的缺点。
到90年代, CPLD 发展更为迅速,不仅具有电擦除特性,而且出现了边缘扫描及在线可编程等高级特性。
较常用的有Xilinx公司的EPLD和Altera公司的 CPLD。
2. FPGA FPGA通常包含三类可编程资源:可编程逻辑功能块、可编程I/O块和可编程互连。
可编程逻辑功能块是实现用户功能的基本单元,它们通常排列成一个阵列,散布于整个芯片;可编程I/O块完成芯片上逻辑与外部封装脚的接口,常围绕着阵列排列于芯片四周;可编程内部互连包括各种长度的连线线段和一些可编程连接开关,它们将各个可编程逻辑块或I/O块连接起矗?钩商囟üδ艿牡缏贰2煌?Ъ疑??腇PGA在可编程逻辑块的规模,内部互连线的结构和采用的可编程元件上存在较大的差异。
较常用的有Altera、Xinlinx和Actel公司的FPGA。
FPGA一般用于逻辑仿真。
电路设计工程师设计一个电路首先要确定线路,然后进行软件模拟及优化,以确认所设计电路的功能及性能。
然而随着电路规模的不断增大,工作频率的不断提高,将会给电路引入许多分布参数的影响,而这些影响用软件模拟的方法较难反映出来,所以有必要做硬件仿真。
FPGA就可以实现硬件仿真以做成模型机。
将软件模拟后的线路经一定处理后下载到FPGA,就可容易地得到一个模型机,从该模型机,设计者就很直观地测试其逻辑功能及性能指标。