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[硬件类] FPGA与CPLD的概念及其区别 [复制链接] qrcode

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zoney
发表于: 2015-8-3 16:01:23 | 显示全部楼层

一、FPGACPLD的基本概念

1.CPLD

CPLD主要是由可编程逻辑宏单元
LMCLogic 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EPLDAltera公司
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块连接起来,FPGA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AlteraXinlinxActel公司的FPGAFPGA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。

二、FPGACPLD区别

尽管FPGACPLD都是可编程ASIC器件,有很多共同特点,但由于CPLDFPGA结构上的差异,具有各自的特点:

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。

③在编程上FPGACPLD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集成度
CPLD高,具有更复杂的布线结构和逻辑实现。

CPLDFPGA使用起来更方便。CPLD的编程采用E2PROMFASTFLASH技术,无需外部储存
芯片,使用简单。而FPGA的编程信息需存放在外部储存器
上,使用方法复杂。

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。

⑦在编程方式上,CPLD主要是基于E2PROMFLASH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常许多设计人员已经感受到 CPLD容易使用。时序
可预测和速度高等优点,然而,在过去由于受到CPLD密度的限制,他们只好转向FPGAASIC。现在,设计人员可以体会到密度 高达
数十万门的CPLD所带来的好处。

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