Produktattribut

Dokument och media

Miljö- och exportklassificeringar

MAX™ CPLD-serien

Altera MAX™ komplexa programmerbara logiska enheter (CPLD)-serien ger dig den lägsta effekten och lägsta kostnaden CPLD.MAX V CPLD-familjen, den senaste familjen i CPLD-serien, levererar marknadens bästa värde.Med en unik, icke-flyktig arkitektur och en av branschens största densitets-CPLD, ger MAX V-enheter robusta nya funktioner med lägre total effekt jämfört med konkurrerande CPLD.MAX II CPLD-familjen, baserad på samma banbrytande arkitektur, ger låg effekt och låg kostnad per I/O-stift.MAX II CPLD: er är direkt-på, icke-flyktiga enheter som riktar sig till allmänna ändamål, lågdensitetslogik och bärbara applikationer, såsom mobildesign.MAX IIZ CPLD med noll effekt erbjuder samma icke-flyktiga, omedelbara fördelar som finns i MAX II CPLD-familjen och är tillämpliga på ett brett utbud av funktioner.Tillverkad på en avancerad CMOS-process på 0,30 µm, den EEPROM-baserade MAX 3000A CPLD-familjen ger omedelbar kapacitet och erbjuder tätheter från 32 till 512 makroceller.

MAX® V CPLD

Altera MAX® V CPLD:er ger branschens bästa värde i lågkostnads-, lågeffekt-CPLD:er, och erbjuder robusta nya funktioner med upp till 50 % lägre total effekt jämfört med konkurrerande CPLD.Altera MAX V har också en unik, icke-flyktig arkitektur och en av branschens största densitets-CPLD.Dessutom integrerar MAX V många funktioner som tidigare var externa, såsom flash, RAM, oscillatorer och faslåsta slingor, och i många fall levererar den fler I/O och logik per fotavtryck till samma pris som konkurrerande CPLD:er .MAX V använder grön förpackningsteknik, med förpackningar så små som 20 mm2.MAX V CPLD:er stöds av Quartus II® Software v.10.1, som möjliggör produktivitetsförbättringar som resulterar i snabbare simulering, snabbare uppsättning av kort och snabbare stängningstid.

Vad är en CPLD (Complex Programmable Logic Device)?

Informationsteknik, internet och elektroniska kretsar utgör grunden för den moderna digitala tidsåldern.Nästan all modern teknologi har sin existens till elektronik, från internet och mobilkommunikation till datorer och servrar.Elektronik är ett stort område medmånga undergrenar.Den här artikeln kommer att lära dig om en viktig digital elektronisk enhet som kallas CPLD (Complex Programmable Logic Device).

Evolution av digital elektronik

Elektronikär ett komplext område med tusentals elektroniska enheter och komponenter som existerar.Men i stort sett är elektroniska enheter i två huvudkategorier:analog och digital.

I elektronikteknikens tidiga dagar var kretsar analoga, såsom ljud, ljus, spänning och ström.Elektronikingenjörer fick dock snart reda på att analoga kretsar är mycket komplicerade att designa och dyra.Kravet på snabb prestanda och snabba omsättningstider ledde till utvecklingen av digital elektronik.Idag har nästan alla datorenheter som finns digitala IC:er och processorer.I elektronikens värld har digitala system nu helt ersatt analog elektronik på grund av deras lägre kostnad, låga brus, bättresignalintegritet, överlägsen prestanda och lägre komplexitet.

Till skillnad från ett oändligt antal datanivåer i en analog signal, består en digital signal bara av två logiska nivåer (1s och 0s).

Typer av digitala elektroniska enheter

De tidiga digitala elektroniska enheterna var ganska enkla och bestod bara av en handfull logiska grindar.Men med tiden ökade komplexiteten hos digitala kretsar så att programmerbarhet blev en viktig egenskap hos moderna digitala styrenheter.Två olika klasser av digitala enheter uppstod för att ge programmerbarhet.Den första klassen bestod av fast hårdvarudesign med omprogrammerbar mjukvara.Exempel på sådana anordningar inkluderar mikrokontroller och mikroprocessorer.Den andra klassen av digitala enheter innehöll omkonfigurerbar hårdvara för att uppnå flexibel logikkretsdesign.Exempel på sådana enheter inkluderar FPGA, SPLD och CPLD.

Ett mikrokontrollerchip har en fast digital logikkrets som inte kan modifieras.Programmerbarhet uppnås dock genom att ändra mjukvaran/firmware som körs på mikrokontrollerchippet.Tvärtom, en PLD (programmable logic device) består av flera logiska celler vars sammankopplingar kan konfigureras med hjälp av ett HDL (hardware description language).Därför kan många logiska kretsar realiseras med hjälp av en PLD.På grund av detta är prestandan och hastigheten för PLD:er generellt överlägsen den hos mikrokontroller och mikroprocessorer.PLD:er ger också kretsdesigner en större grad av frihet och flexibilitet.

Integrerade kretsar avsedda för digital styrning och signalbehandling består vanligtvis av processor, logikkrets och minne.Var och en av dessa moduler kan realiseras med olika teknologier.

Introduktion till CPLD

Som diskuterats tidigare finns flera olika typer av PLD:er (programmerbara logiska enheter), såsom FPGA, CPLD och SPLD.Den primära skillnaden mellan dessa enheter ligger i kretsens komplexitet och antalet tillgängliga logiska celler.En SPLD består vanligtvis av några hundra grindar, medan en CPLD består av några tusen logiska grindar.

När det gäller komplexitet ligger CPLD (komplex programmerbar logisk enhet) mellan SPLD (enkel programmerbar logisk enhet) och FPGA och ärver således funktioner från båda dessa enheter.CPLD:er är mer komplexa än SPLD:er men mindre komplexa än FPGA:er.

De mest använda SPLD:erna inkluderar PAL (programmerbar matrislogik), PLA (programmerbar logikmatris) och GAL (generisk matrislogik).PLA består av ett OCH-plan och ett ELLER-plan.Hårdvarubeskrivningsprogrammet definierar sammankopplingen av dessa plan.

PAL är ganska lik PLA men det finns bara ett programmerbart plan istället för två (OCH-plan).Genom att fixera ett plan minskar hårdvarukomplexiteten.Denna fördel uppnås dock på bekostnad av flexibilitet.

CPLD-arkitektur

CPLD kan betraktas som en utveckling av PAL och består av flera PAL-strukturer kända som makroceller.I CPLD-paketet är alla ingångsstift tillgängliga för varje makrocell, medan varje makrocell har ett dedikerat utgångsstift.

Från blockschemat kan vi se att en CPLD består av flera makroceller eller funktionsblock.Makrocellerna är anslutna via en programmerbar sammankoppling, som även kallas GIM (global interconnection matrix).Genom att omkonfigurera GIM kan olika logiska kretsar realiseras.CPLD:er interagerar med den yttre världen med hjälp av digitala I/O.

Skillnaden mellan CPLD och FPGA

Under de senaste åren har FPGA:er blivit mycket populära vid design av programmerbara digitala system.Det finns många likheter och skillnader mellan CPLD och FPGA.När det gäller likheter är båda programmerbara logiska enheter som består av logiska grindmatriser.Båda enheterna är programmerade med HDL som Verilog HDL eller VHDL.

Den första skillnaden mellan CPLD och FPGA ligger i antalet grindar.En CPLD innehåller några tusen logiska grindar, medan antalet grindar i en FPGA kan nå miljoner.Därför kan komplexa kretsar och system realiseras med hjälp av FPGA.Nackdelen med denna komplexitet är en högre kostnad.Därför är CPLD mer lämpliga för mindre komplexa tillämpningar.

En annan viktig skillnad mellan dessa två enheter är att CPLD:er har ett inbyggt icke-flyktigt EEPROM (elektriskt raderbart programmerbart slumpmässigt minne), medan FPGA:er har ett flyktigt minne.På grund av detta kan en CPLD behålla sitt innehåll även när den är avstängd, medan en FPGA inte kan behålla sitt innehåll.Dessutom, på grund av det inbyggda icke-flyktiga minnet, kan en CPLD börja fungera direkt efter uppstart.De flesta FPGA kräver å andra sidan en bitström från ett externt icke-flyktigt minne för uppstart.

När det gäller prestanda har FPGA:er en oförutsägbar signalbehandlingsfördröjning på grund av mycket komplex arkitektur i kombination med användarens anpassade programmering.I CPLD är stift-till-stift-fördröjningen betydligt mindre på grund av enklare arkitektur.Signalbehandlingsfördröjningen är en viktig faktor vid utformningen av säkerhetskritiska och inbyggda realtidsapplikationer.

På grund av högre driftfrekvenser och mer komplexa logiska operationer kan vissa FPGA:er förbruka mer ström än CPLD:er.Således är termisk hantering en viktig faktor i FPGA-baserade system.På grund av denna anledning använder FPGA-baserade system ofta kylflänsar och kylfläktar och behöver större, mer komplexa strömförsörjningar och distributionsnätverk.

Ur informationssäkerhetssynpunkt är CPLD:er säkrare eftersom minnet är inbyggt i själva chippet.Tvärtom kräver de flesta FPGA:er externt icke-flyktigt minne, vilket kan vara ett datasäkerhetshot.Även om datakrypteringsalgoritmer finns i FPGA:er är CPLD:er i sig säkrare jämfört med FPGA:er.

Tillämpningar av CPLD

CPLD:er finner sin tillämpning i många låg- till medelkomplexa digitala styr- och signalbehandlingskretsar.Några av de viktiga applikationerna inkluderar:

1. CPLD:er kan användas som bootloaders för FPGA:er och andra programmerbara system.
2. CPLD:er används ofta som adressavkodare och anpassade tillståndsmaskiner i digitala system.
3. På grund av sin lilla storlek och låga strömförbrukning är CPLD idealiska för användning i bärbara ochhandhållendigitala enheter.
4. CPLD används också i säkerhetskritiska styrtillämpningar.