大规模可编程逻辑器件：CPLD与FPGA详解

"可编程逻辑器件原理及应用\第2章.ppt" 在深入探讨可编程逻辑器件（PLDs）之前，我们先理解一下PLD的基本概念。PLD是一种电子器件，其内部逻辑功能可以根据设计者的需要进行编程和修改。这种灵活性使得PLD成为电子设计中的重要工具，尤其在数字电路设计领域。 2.1可编程逻辑器件概述 PLD的发展历程经历了多个阶段。早期的PLD主要包括PROM（可编程只读存储器）和PLA（可编程逻辑阵列）。PROM允许用户一次编程，但之后无法修改。PLA则提供了一种定制逻辑功能的方法，但其灵活性有限。随后，PAL（可编程阵列逻辑）和GAL（通用阵列逻辑）出现，提高了设计的灵活性和密度，其中GAL被认为是第二代PLD。 2.2复杂可编程逻辑器件(CPLD) CPLD（Complex Programmable Logic Device）是基于EPROM技术发展起来的高密度PLD。它通常包含大量的逻辑宏单元和可编程互连矩阵，可以实现复杂的逻辑功能。CPLD的优势在于其较高的集成度和较低的功耗。 2.3现场可编程门阵列(FPGA) FPGA（Field-Programmable Gate Array）是另一种重要的PLD类型。与CPLD相比，FPGA具有更高的灵活性和更强大的逻辑能力。它们由逻辑块、输入/输出块以及互连资源组成，可以被编程为几乎任意的数字逻辑设计。FPGA采用静态RAM工艺，可以无限次编程，并支持实时模拟调试。 2.4在系统可编程(ISP)逻辑器件 ISP（In-System Programming）技术允许在设备已经安装到系统中时进行编程，无需从电路板上移除。Lattice公司的ispLSI系列就是这样的例子，这大大简化了设计过程和生产流程。 2.5FPGA和CPLD的开发应用选择 选择FPGA还是CPLD通常取决于具体的设计需求。FPGA适合于需要高度灵活性和高性能的应用，如通信、图像处理和计算密集型任务。CPLD则更适合那些对速度要求不高，但需要较高集成度和低功耗的场合，如工业控制和消费电子产品。 通过表格2.1，我们可以看到Altera公司不同系列产品的性能对比。例如，APEX20K系列提供了42240个配置单元和780个逻辑单元，而FLEX10K系列则有4992个逻辑单元和24576位的RAM。这些数据对于选择适合项目需求的器件至关重要。 总结来说，可编程逻辑器件的多样性和灵活性使其成为现代电子设计不可或缺的一部分。从最初的PROM到现在的FPGA，PLD的发展反映了半导体技术和电子工程的飞速进步，同时也为工程师们提供了更多的创新可能性。