可编程器件SPLD、CPLD、FPGA

发布时间：2024-02-19 14:21:41 浏览：656

　　目前市场上可用的现场可编程器件范围比几年前要大得多。由此产生的首字母缩略词和适当应用程序的重叠足以让任何设计人员为他们最喜欢的微控制器而奔跑。

　　现场可编程器件 (FPD) 或可编程逻辑器件 (PLD) 与标准微控制器的不同之处在于，对 FPD 进行编程实际上会改变器件的硬件。微控制器可以被告知系统地执行程序，一次执行一条指令。执行速度通常由内部或外部时钟控制，每个时钟周期执行一条指令。对于正常的慢信号应用，这个系统很好。但是，如果应用需要同时进行 I/O 读取和/或高速信号处理，则设备需要具有专用的硬件路径。使用 FPD，用户可以通过编程接口定义和创建这些硬件路径。这些器件需要非易失性存储器，例如闪存或NVRAM，以在断电的情况下保持其配置。

现场可编程器件SPLD、CPLD、FPGA

　　简单可编程逻辑器件 (SPLD)

　　对于只需要同时处理少量 I/O 的应用程序，SPLD 可能就足够了。这些器件通常仅由十几个宏单元组成，通常是 FPD 中最小、最便宜、功耗最低的。Atmel 广受欢迎的 ATF16xV8 系列具有 8 个宏单元的器件，峰值功率下的功耗低于 250mW，封装小至 4x6mm。SPLD和专用可编程逻辑(如可编程逻辑阵列(PLA或PAL))之间的界限模糊，这些逻辑阵列通常用于执行类似的功能。

　　复杂可编程逻辑器件 (CPLD)

　　当您的应用肯定需要可编程器件，但实际上只需要 32 到 1000 个左右的宏单元时，CPLD 就是您的答案。这些器件通常具有较高的输入与逻辑门比，非常适合需要大量同时 I/O 但数据处理量相对较低的应用。CPLD 比 SPLD 密度更高，并且在小封装中提供更高的功能。Cypress 的 Flash370 系列器件在 14x14mm 封装中提供 32 到 128 个宏单元。虽然 SPLD 往往在 5V 下工作，但 CPLD 的行为更像 FPGA，通常需要在较高电流下提供较低的电压。最常见的是，CPLD从1.8V或3.3V电源为每条I/O线消耗高达50mA的电流。

　　现场可编程门阵列 (FPGA)

　　FPGA是当前 FPD 世界的巨头，为从服务器刀片到救生机器人的所有东西提供脑力。此类别涵盖了广泛的价格、能力和尺寸。莱迪思半导体的LatticeEC系列提供130nm技术解决方案，采用20x20mm封装，具有数千个电池片，价格低于10美元。另一方面，Altera 的 Stratix V 系列使用 28nm 技术来创建针对以带宽为中心的数据密集型应用进行优化的器件。这些器件的成本从几百美元到几千美元不等，并且通常需要非常精确的电源管理系统来提供运行所需的高电流、低压电源轨。参考设计提供了有关如何通过适当的时序来为内核(0.9V，高达68A)和I/O电源轨供电，以避免损坏器件的指导。安全运行高性能 FPGA 所需的严格电源和热管理可能令人生畏，但这些器件的功能是当今市场上其他任何器件都无法比拟的。

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