Produktegenskaper

Dokumenter og medier

Miljø- og eksportklassifiseringer

MAX™ CPLD-serien

Altera MAX™ Complex Programmable Logic Device (CPLD)-serien gir deg de laveste kraftene og laveste kostnadene.MAX V CPLD-familien, den nyeste familien i CPLD-serien, leverer markedets beste verdi.Med en unik, ikke-flyktig arkitektur og en av bransjens største tetthets-CPLD-er, gir MAX V-enheter robuste nye funksjoner med lavere total effekt sammenlignet med konkurrerende CPLD-er.MAX II CPLD-familien, basert på den samme banebrytende arkitekturen, leverer lav effekt og lav pris per I/O-pinne.MAX II CPLD-er er umiddelbare, ikke-flyktige enheter som er rettet mot generell logikk med lav tetthet og bærbare applikasjoner, for eksempel design av mobiltelefoner.Zero power MAX IIZ CPLD-er tilbyr de samme ikke-flyktige, umiddelbare fordelene som finnes i MAX II CPLD-familien og kan brukes på et bredt spekter av funksjoner.Den EEPROM-baserte MAX 3000A CPLD-familien er produsert på en avansert 0,30 µm CMOS-prosess, og gir umiddelbar funksjon og tilbyr tettheter fra 32 til 512 makroceller.

MAX® V CPLDer

Altera MAX® V CPLD-er leverer bransjens beste verdi i lavpris-, laveffekt-CPLD-er, og tilbyr robuste nye funksjoner med opptil 50 % lavere total effekt sammenlignet med konkurrerende CPLD-er.Altera MAX V har også en unik, ikke-flyktig arkitektur og en av bransjens største CPLD-er.I tillegg integrerer MAX V mange funksjoner som tidligere var eksterne, som flash, RAM, oscillatorer og faselåste sløyfer, og i mange tilfeller leverer den flere I/O-er og logikk per fotavtrykk til samme pris som konkurrerende CPLD-er .MAX V bruker grønn emballasjeteknologi, med pakker så små som 20 mm2.MAX V CPLD-er støttes av Quartus II® Software v.10.1, som tillater produktivitetsforbedringer som resulterer i raskere simulering, raskere tavleoppføring og raskere lukking av timing.

Hva er en CPLD (Complex Programmable Logic Device)?

Informasjonsteknologi, internett og elektroniske brikker tjener som grunnlaget for den moderne digitale tidsalderen.Nesten alle moderne teknologier skylder sin eksistens til elektronikk, fra internett og mobilkommunikasjon til datamaskiner og servere.Elektronikk er et stort felt medmange undergrener.Denne artikkelen vil lære deg om en viktig digital elektronisk enhet kjent som CPLD (Complex Programmable Logic Device).

Evolusjon av digital elektronikk

Elektronikker et komplekst felt med tusenvis av elektroniske enheter og komponenter som eksisterer.Imidlertid er elektroniske enheter i to hovedkategorier:analog og digital.

I de tidlige dagene av elektronikkteknologien var kretsløp analoge, som lyd, lys, spenning og strøm.Imidlertid fant elektronikkingeniører snart ut at analoge kretser er svært komplekse å designe og dyre.Kravet om rask ytelse og raske omløpstider førte til utviklingen av digital elektronikk.I dag har nesten alle dataenheter som eksisterer digitale IC-er og prosessorer.I elektronikkens verden har digitale systemer nå fullstendig erstattet analog elektronikk på grunn av lavere pris, lav støy, bedresignalintegritet, overlegen ytelse og lavere kompleksitet.

I motsetning til et uendelig antall datanivåer i et analogt signal, består et digitalt signal kun av to logiske nivåer (1s og 0s).

Typer digitale elektroniske enheter

De tidlige digitale elektroniske enhetene var ganske enkle og besto bare av en håndfull logiske porter.Imidlertid økte kompleksiteten til digitale kretser over tid, og programmerbarhet ble et viktig trekk ved moderne digitale kontrollenheter.To forskjellige klasser av digitale enheter dukket opp for å gi programmerbarhet.Den første klassen besto av fast maskinvaredesign med omprogrammerbar programvare.Eksempler på slike enheter inkluderer mikrokontrollere og mikroprosessorer.Den andre klassen av digitale enheter inneholdt rekonfigurerbar maskinvare for å oppnå fleksibel logikkkretsdesign.Eksempler på slike enheter inkluderer FPGA-er, SPLD-er og CPLD-er.

En mikrokontrollerbrikke har en fast digital logikkkrets som ikke kan endres.Programmerbarhet oppnås imidlertid ved å endre programvaren/fastvaren som kjører på mikrokontrollerbrikken.Tvert imot består en PLD (programmerbar logisk enhet) av flere logiske celler hvis sammenkoblinger kan konfigureres ved hjelp av et HDL (hardware description language).Derfor kan mange logiske kretser realiseres ved å bruke en PLD.På grunn av dette er ytelsen og hastigheten til PLD-er generelt overlegne i forhold til mikrokontrollere og mikroprosessorer.PLD-er gir også kretsdesignere en større grad av frihet og fleksibilitet.

Integrerte kretser ment for digital kontroll og signalbehandling består vanligvis av prosessor, logikkkrets og minne.Hver av disse modulene kan realiseres ved hjelp av forskjellige teknologier.

Introduksjon til CPLD

Som diskutert tidligere, finnes det flere forskjellige typer PLD-er (programmerbare logiske enheter), slik som FPGA, CPLD og SPLD.Den primære forskjellen mellom disse enhetene ligger i kretskompleksitet og antall tilgjengelige logiske celler.En SPLD består vanligvis av noen få hundre porter, mens en CPLD består av noen få tusen logiske porter.

Når det gjelder kompleksitet, ligger CPLD (complex programmeable logic device) mellom SPLD (enkel programmerbar logisk enhet) og FPGA og arver dermed funksjoner fra begge disse enhetene.CPLD-er er mer komplekse enn SPLD-er, men mindre komplekse enn FPGA-er.

De mest brukte SPLD-ene inkluderer PAL (programmerbar array-logikk), PLA (programmerbar logisk array) og GAL (generisk array-logikk).PLA består av ett OG-plan og ett ELLER-plan.Maskinvarebeskrivelsesprogrammet definerer sammenkoblingen av disse planene.

PAL er ganske lik PLA, men det er bare ett programmerbart plan i stedet for to (AND-plan).Ved å fikse ett plan reduseres maskinvarekompleksiteten.Denne fordelen oppnås imidlertid på bekostning av fleksibilitet.

CPLD-arkitektur

CPLD kan betraktes som en utvikling av PAL og består av flere PAL-strukturer kjent som makroceller.I CPLD-pakken er alle inngangspinner tilgjengelige for hver makrocelle, mens hver makrocelle har en dedikert utgangspinne.

Fra blokkdiagrammet kan vi se at en CPLD består av flere makroceller eller funksjonsblokker.Makrocellene er koblet sammen gjennom en programmerbar sammenkobling, som også omtales som GIM (global interconnection matrix).Ved å rekonfigurere GIM, kan forskjellige logiske kretser realiseres.CPLD-er samhandler med den ytre verden ved å bruke digitale I/O-er.

Forskjellen mellom CPLD og FPGA

De siste årene har FPGA-er blitt veldig populære i utformingen av programmerbare digitale systemer.Det er mange likheter så vel som forskjeller mellom CPLD og FPGA.Når det gjelder likheter, er begge programmerbare logiske enheter som består av logiske portmatriser.Begge enhetene er programmert med HDL-er som Verilog HDL eller VHDL.

Den første forskjellen mellom CPLD og FPGA ligger i antall porter.En CPLD inneholder noen få tusen logiske porter, mens antallet porter i en FPGA kan nå millioner.Derfor kan komplekse kretser og systemer realiseres ved hjelp av FPGA-er.Ulempen med denne kompleksiteten er en høyere kostnad.Derfor er CPLD-er mer egnet for mindre komplekse applikasjoner.

En annen viktig forskjell mellom disse to enhetene er at CPLD-er har en innebygd ikke-flyktig EEPROM (elektrisk slettbart programmerbart tilfeldig tilgangsminne), mens FPGA-er har et flyktig minne.På grunn av dette kan en CPLD beholde innholdet selv når den er slått av, mens en FPGA ikke kan beholde innholdet.På grunn av innebygd ikke-flyktig minne kan en CPLD dessuten begynne å fungere umiddelbart etter oppstart.De fleste FPGA-er krever derimot en bitstrøm fra et eksternt ikke-flyktig minne for oppstart.

Når det gjelder ytelse, har FPGA-er en uforutsigbar signalbehandlingsforsinkelse på grunn av svært kompleks arkitektur kombinert med brukerens tilpassede programmering.I CPLD-er er pin-til-pin-forsinkelsen betydelig mindre på grunn av enklere arkitektur.Signalbehandlingsforsinkelsen er en viktig faktor i utformingen av sikkerhetskritiske og innebygde sanntidsapplikasjoner.

På grunn av høyere driftsfrekvenser og mer komplekse logiske operasjoner, kan noen FPGA-er bruke mer strøm enn CPLD-er.Derfor er termisk styring en viktig faktor i FPGA-baserte systemer.På grunn av denne grunn bruker FPGA-baserte systemer ofte kjøleribber og kjølevifter og trenger større, mer komplekse strømforsyninger og distribusjonsnettverk.

Fra et informasjonssikkerhetssynspunkt er CPLD-er sikrere ettersom minnet er innebygd i selve brikken.Tvert imot krever de fleste FPGA-er eksternt ikke-flyktig minne, noe som kan være en datasikkerhetstrussel.Selv om datakrypteringsalgoritmer er i FPGA-er, er CPLD-er iboende sikrere sammenlignet med FPGA-er.

Applikasjoner av CPLD

CPLD-er finner sin anvendelse i mange lav-til-middels kompleksitet digitale kontroll- og signalbehandlingskretser.Noen av de viktige applikasjonene inkluderer:

1. CPLD-er kan brukes som bootloadere for FPGA-er og andre programmerbare systemer.
2. CPLD-er brukes ofte som adressedekodere og tilpassede tilstandsmaskiner i digitale systemer.
3. På grunn av sin lille størrelse og lave strømforbruk er CPLD-er ideelle for bruk i bærbare oghåndholdtdigitale enheter.
4. CPLD-er brukes også i sikkerhetskritiske kontrollapplikasjoner.