CPLD vs FPGA：比较原理与选择策略

本文档深入探讨了在选择CPLD（复杂可编程逻辑器件）和FPGA（现场可编程门阵列）时的关键因素。首先，从集成电路的发展历程说起，介绍了从ASIC到VLSI/ULSI的演进，以及系统级芯片（SOC）的概念，强调了PLD（可编程逻辑器件）作为专门针对特定应用的集成电路类型的重要性。 PLD的发展历程中，重点提到了PLA（可编程逻辑阵列）、GAL（通用逻辑阵列）、CPLD和FPGA的出现。CPLD因其强大的分解组合逻辑能力，特别适用于复杂的译码等逻辑设计，但FPGA凭借其工艺优势，如大量可编程的LUT（查找表）和触发器，使得平均逻辑单元成本更低，适合大规模和多样化的逻辑实现。 PLD的组成原理涉及逻辑块阵列、输入输出块以及连线资源，包括可编程连接线段。随着技术进步，现代FPGA除了基本逻辑资源，还可能包含存储器资源、时钟管理、多电平I/O兼容性、算术运算单元和特殊功能模块，甚至集成微处理器，这使其功能更为强大且灵活。 CPLD采用基于乘积项的结构，通过组合逻辑运算实现，例如，一个AND3的输出可以通过乘法和非门操作得出。相比之下，FPGA则是基于查找表（LUT）的设计，每个LUT通常具有4个或更多输入，能够实现复杂的逻辑函数。实际的逻辑电路设计中，FPGA通过存储在RAM中的预设逻辑来快速实现用户自定义的逻辑功能。 总结来说，选择CPLD还是FPGA主要取决于项目的需求。如果需要处理大量的组合逻辑和有限的定制选项，CPLD可能是更好的选择；而如果对灵活性和性能有更高要求，特别是处理复杂算法和需要高度可配置的系统，FPGA则更具优势。理解它们的原理和特点，有助于工程师在具体应用中做出明智的选择。