掌握大规模可编程逻辑器件：CPLD、FPGA与分类详解

大规模可编程逻辑器件是现代电子设计中的关键组成部分，它允许工程师灵活地定制和实现复杂的数字电路。本章节深入探讨了大规模可编程逻辑器件的不同类型、发展历程以及它们在硬件描述语言中的应用。 首先，第2章开篇介绍了可编程逻辑器件的概述，包括PLD（Programmable Logic Device）的发展历程。早期的PLD如熔丝编程的PROM和PAL器件，由AMD公司推出的PAL器件，随后出现了FPGA（Field-Programmable Gate Array）和EPLD（Enhanced Programmable Logic Device）。CPLD（Complex Programmable Logic Device）作为更复杂的PLD，集成了内嵌复杂功能模块的SoPC（System on a Programmable Chip）。 PLD的种类繁多，主要制造商如Xilinx、Altera、Actel、Atmel等，生产的产品包括PROM、EPROM、EEPROM、PLA、FPLA、PAL、GAL、CPLD、EPLD等。PLD根据不同的分类标准被划分为不同类型，如按集成度可分为简单和复杂两类，简单PLD如CPLD基于乘积项结构，而FPGA则基于查找表结构。编程方式上，PLD有多种，如熔丝、反熔丝、紫外线擦除、电可编程和电擦除等，如EEPROM和多数CPLD采用电擦除技术，而FPGA则倾向于使用静态存储器结构。 PLD还可按照编程次数分为一次性编程（OTP）和可多次编程器件。OTP器件如EPROM，适合对电路固定不变的应用，而可多次编程器件则提供了更大的灵活性，如CPLD和FPGA。 在实际应用中，工程师需要根据项目需求和性能要求来选择合适的PLD类型，比如CPLD适用于需要大量可编程逻辑但不需要频繁修改的场合，而FPGA因其高灵活性和并行处理能力常用于实时和高性能应用。学习这些技术有助于设计师在电子设计过程中做出明智的选择，并且掌握硬件描述语言，如VHDL或Verilog，以便于将抽象的电路设计转化为实际的可编程逻辑器件配置。通过本章的学习，学生可以建立起关于大规模可编程逻辑器件的基础理论和实践知识。