可编程逻辑器件：CPLD与FPGA的结构与发展概述

可编程逻辑器件（PLDs）是一种高度灵活的电子元件，其结构和功能在电子设计领域中占据重要地位。本文将深入探讨可编程逻辑器件的发展历程，主要关注CPLD（复杂可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程门阵列）这两种常见的PLD类型。 早期的可编程逻辑器件包括PROM（可编程只读存储器）、EPROM（可擦除可编程只读存储器）和EEPROM（电可擦除只读存储器）。这些器件虽然可以编程，但它们的结构相对简单，适合实现小型电路的逻辑功能，但在速度和规模上有限。 CPLD的发展始于20世纪80年代中期，如Altera的扩展型CPLD，它的结构借鉴了PAL，提供了更大的灵活性和集成度。与此同时，Xilinx推出了FPGA，这种器件的设计更接近标准门阵列，允许用户通过配置来定义电路的功能，而不是预先固化在硬件中。 不同厂商对PLD的分类略有差异。例如，Xilinx的FPGA基于查找表技术和SRAM工艺，而CPLD则基于乘积项技术和Flash工艺。Altera则将其MAX系列（基于乘积项和EEPROM）和FLEX系列（基于查找表和SRAM）统称为CPLD，强调它们的复杂性。 世界主要的PLD公司包括Altera、Xilinx、Atmel、Cypress、Lattice、Actel和QuickLogic等，每个公司都有其特色的产品线和市场定位。 PLD的基本结构包括逻辑阵列和输出单元。逻辑阵列是用户编程的核心部分，由与门矩阵、或门矩阵和反相器构成，允许设计师通过编程来实现所需的逻辑功能。输出单元则提供了修改输出结构的能力，使得设计者可以根据需要调整电路的行为。 PLD的使用非常广泛，尤其在需要频繁修改或升级电路逻辑的场合，如嵌入式系统、通信设备和自动化控制系统中。由于它们的高度灵活性和成本效益，PLD成为了现代电子设计不可或缺的一部分。 总结来说，可编程逻辑器件结构的发展反映了电子工业的技术进步和市场需求。无论是CPLD还是FPGA，它们都以各自的特性和优势推动了电子设计的创新和效率提升。理解这些基本概念和不同类型的PLD，对于电子工程师而言至关重要。