VHDL入门：CPLD与FPGA结构对比与设计流程详解

本资源是一份关于CPLD（复杂可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程门阵列）的结构、性能对比以及VHDL语言在数字电路设计中的应用课程讲解资料。由郑德春教授主讲，适合于学习者理解VHDL语言并掌握这两种可编程逻辑器件的区别。 CPLD与FPGA的主要区别体现在以下几个方面： 1. **芯片集成规模**：CPLD规模相对较小，最大数万门，而FPGA可以达到数百万门，适合大型和复杂的系统设计。 2. **单元规模和结构**：CPLD采用较大的PAL结构，而FPGA的单元规模较小，通常采用PROM结构。这影响了它们的灵活性和编程能力。 3. **编程工艺**：CPLD使用EPROM、EEROM或FLASH进行编程，而FPGA使用SRAM，并且可以实现实时重构，提供了更高的灵活性。 4. **编程类型**：CPLD是ROM型，一旦编程就不能更改，而FPGA是RAM型，允许动态修改设计。 5. **触发器和单元功能**：FPGA拥有更多的触发器，适用于数据处理系统，而CPLD的单元功能较强，更适合逻辑控制类应用。 6. **速度与延迟**：CPLD由于结构特点，速度通常较高但Pin-Pin延迟确定且可预测；FPGA的速度较低，延迟特性受布线和配置影响，不可预测。 7. **功耗**：CPLD的功耗较高，一般在0.5W~2.5W之间，FPGA则更低，范围在0.25mW~5mW，适合低功耗应用。 8. **加密**：CPLD可以加密保护设计，而FPGA由于其可编程性，通常不具备加密功能。 在VHDL教学部分，课程涵盖了VHDL语言的基础知识，包括程序结构、数据类型、数据对象定义、并行和顺序赋值语句，以及如何用于组合逻辑和时序逻辑电路的设计。此外，还介绍了PLD器件（如CPLD和FPGA）的设计流程，包括从自底向上传统设计方法到基于EDA的自顶向下设计方法的转变。 自底向上设计方法是传统数字电路设计的方式，依赖于特定元器件，而EDA设计则引入了自动化的工具和流程，提高了设计效率，缩短了周期，提升了设计质量和重用性，同时支持系统功能的灵活性和修改性。在EDA方法中，PLD器件的设计采用自顶向下策略，先确定系统需求，再逐步细化到各个层次，便于仿真和测试。 总结来说，本资源提供了一种学习路径，帮助读者理解和掌握VHDL语言，同时了解不同类型的PLD器件在实际应用中的选择依据，以及传统和现代设计方法的差异。这对于从事电子和信息工程的学生和工程师来说，具有很高的实用价值。