Vlastnosti produktu

Dokumenty a média

Environmentální a exportní klasifikace

Řada MAX™ CPLD

Komplexní programovatelné logické zařízení (CPLD) Altera MAX™ vám poskytuje CPLD s nejnižší spotřebou a nejnižší cenou.Řada MAX V CPLD, nejnovější řada v řadě CPLD, nabízí nejlepší hodnotu na trhu.Zařízení MAX V se vyznačují jedinečnou, energeticky nezávislou architekturou a jedním z CPLD s největší hustotou v oboru a poskytují nové robustní funkce při nižším celkovém výkonu ve srovnání s konkurenčními CPLD.Řada MAX II CPLD, založená na stejné převratné architektuře, poskytuje nízkou spotřebu a nízké náklady na I/O pin.MAX II CPLD jsou zařízení s okamžitým zapnutím, energeticky nezávislá zařízení, která se zaměřují na všeobecné použití s ​​logikou s nízkou hustotou a přenosné aplikace, jako je návrh mobilních telefonů.Jednotky MAX IIZ CPLD s nulovou spotřebou nabízejí stejné výhody, které jsou stálé a okamžité, jako u řady MAX II CPLD a jsou použitelné pro širokou škálu funkcí.Řada CPLD MAX 3000A založená na EEPROM, vyrobená na pokročilém 0,30µm CMOS procesu, poskytuje okamžité zapnutí a nabízí hustoty od 32 do 512 makrobuněk.

CPLD MAX® V

Altera MAX® V CPLD poskytují nejlepší hodnotu v oboru v oblasti nízkých nákladů a nízké spotřeby CPLD a nabízejí nové robustní funkce s až o 50 % nižším celkovým výkonem ve srovnání s konkurenčními CPLD.Altera MAX V se také vyznačuje jedinečnou, energeticky nezávislou architekturou a jedním z CPLD s největší hustotou v oboru.Kromě toho MAX V integruje mnoho funkcí, které byly dříve externí, jako je flash, RAM, oscilátory a smyčky fázového závěsu, a v mnoha případech poskytuje více I/O a logiky na stopu za stejnou cenu jako konkurenční CPLD. .MAX V využívá technologii zeleného balení s velikostí balení pouhých 20 mm2.MAX V CPLD jsou podporovány softwarem Quartus II® v.10.1, který umožňuje zvýšení produktivity vedoucí k rychlejší simulaci, rychlejšímu uvedení desky do provozu a rychlejšímu uzavírání načasování.

Co je to CPLD (Complex Programmable Logic Device)?

Informační technologie, internet a elektronické čipy slouží jako základ moderního digitálního věku.Téměř všechny moderní technologie vděčí za svou existenci elektronice, od internetu a mobilní komunikace až po počítače a servery.Elektronika je rozsáhlý obormnoho dílčích poboček.Tento článek vás naučí o základním digitálním elektronickém zařízení známém jako CPLD (Complex Programmable Logic Device).

Evoluce digitální elektroniky

Elektronikaje komplexní obor s tisíci existujících elektronických zařízení a komponent.Obecně se však elektronická zařízení dělí na dvě hlavní kategorie:analogové a digitální.

V počátcích elektronické technologie byly obvody analogické, jako je zvuk, světlo, napětí a proud.Elektroničtí inženýři však brzy zjistili, že analogové obvody jsou velmi složité a drahé.Požadavek na rychlý výkon a rychlé časy obratu vedl k vývoji digitální elektroniky.Dnes téměř každé existující výpočetní zařízení obsahuje digitální integrované obvody a procesory.Ve světě elektroniky digitální systémy nyní zcela nahradily analogovou elektroniku kvůli jejich nižší ceně, nízké hlučnosti, lepšíintegrita signálu, vynikající výkon a nižší složitost.

Na rozdíl od nekonečného počtu datových úrovní v analogovém signálu se digitální signál skládá pouze ze dvou logických úrovní (1s a 0s)

Typy digitálních elektronických zařízení

Raná digitální elektronická zařízení byla poměrně jednoduchá a skládala se pouze z hrstky logických hradel.Postupem času se však složitost digitálních obvodů zvyšovala, a tak se programovatelnost stala důležitou vlastností moderních digitálních řídicích zařízení.Pro zajištění programovatelnosti se objevily dvě různé třídy digitálních zařízení.První třída sestávala z pevného designu hardwaru s přeprogramovatelným softwarem.Příklady takových zařízení zahrnují mikrokontroléry a mikroprocesory.Druhá třída digitálních zařízení obsahovala rekonfigurovatelný hardware pro dosažení flexibilního návrhu logických obvodů.Příklady takových zařízení zahrnují FPGA, SPLD a CPLD.

Čip mikrokontroléru obsahuje pevný digitální logický obvod, který nelze upravovat.Programovatelnosti je však dosaženo změnou softwaru/firmwaru, který běží na čipu mikrořadiče.Naopak PLD (programmable logic device) sestává z více logických buněk, jejichž propojení lze konfigurovat pomocí HDL (hardware description language).Proto lze mnoho logických obvodů realizovat pomocí PLD.Díky tomu je výkon a rychlost PLD obecně lepší než u mikrokontrolérů a mikroprocesorů.PLD také poskytují návrhářům obvodů větší míru volnosti a flexibility.

Integrované obvody určené pro digitální řízení a zpracování signálu se obvykle skládají z procesoru, logického obvodu a paměti.Každý z těchto modulů lze realizovat pomocí různých technologií.

Úvod do CPLD

Jak bylo uvedeno výše, existuje několik různých typů PLD (programovatelných logických zařízení), jako jsou FPGA, CPLD a SPLD.Primární rozdíl mezi těmito zařízeními spočívá ve složitosti obvodu a počtu dostupných logických buněk.SPLD se obvykle skládá z několika stovek hradel, zatímco CPLD se skládá z několika tisíc logických hradel.

Pokud jde o složitost, CPLD (komplexní programovatelné logické zařízení) leží mezi SPLD (jednoduché programovatelné logické zařízení) a FPGA, a proto dědí vlastnosti z obou těchto zařízení.CPLD jsou složitější než SPLD, ale méně složité než FPGA.

Mezi nejpoužívanější SPLD patří PAL (programmable array logic), PLA (programmable logic array) a GAL (generic array logic).PLA se skládá z jedné roviny AND a jedné roviny OR.Program popisu hardwaru definuje vzájemné propojení těchto rovin.

PAL je docela podobný PLA, ale je zde pouze jedna programovatelná rovina místo dvou (rovina AND).Opravením jedné roviny se snižuje hardwarová složitost.Této výhody je však dosaženo za cenu flexibility.

Architektura CPLD

CPLD lze považovat za evoluci PAL a skládá se z více struktur PAL známých jako makrobuňky.V balíčku CPLD jsou všechny vstupní piny dostupné pro každou makrobuňku, zatímco každá makrobuňka má vyhrazený výstupní pin.

Z blokového diagramu můžeme vidět, že CPLD se skládá z více makrobuněk nebo funkčních bloků.Makrobuňky jsou propojeny pomocí programovatelného propojení, které je také označováno jako GIM (global interconnection matrix).Překonfigurováním GIM lze realizovat různé logické obvody.CPLD interagují s vnějším světem pomocí digitálních I/O.

Rozdíl mezi CPLD a FPGA

V posledních letech se FPGA staly velmi populárními při navrhování programovatelných digitálních systémů.Mezi CPLD a FPGA je mnoho podobností i rozdílů.Pokud jde o podobnosti, obě jsou programovatelná logická zařízení sestávající z polí logických hradel.Obě zařízení jsou naprogramována pomocí HDL, jako je Verilog HDL nebo VHDL.

První rozdíl mezi CPLD a FPGA spočívá v počtu hradel.CPLD obsahuje několik tisíc logických hradel, zatímco počet hradel v FPGA může dosáhnout milionů.Proto lze pomocí FPGA realizovat složité obvody a systémy.Nevýhodou této složitosti je vyšší cena.Proto jsou CPLD vhodnější pro méně složité aplikace.

Dalším klíčovým rozdílem mezi těmito dvěma zařízeními je to, že CPLD mají vestavěnou energeticky nezávislou EEPROM (elektricky vymazatelná programovatelná paměť s náhodným přístupem), zatímco FPGA mají energeticky závislou paměť.Díky tomu může CPLD uchovat svůj obsah, i když je vypnutý, zatímco FPGA nemůže svůj obsah uchovat.Navíc díky vestavěné energeticky nezávislé paměti může CPLD začít fungovat okamžitě po zapnutí.Většina FPGA na druhou stranu vyžaduje pro spuštění bitový tok z externí energeticky nezávislé paměti.

Pokud jde o výkon, FPGA mají nepředvídatelné zpoždění zpracování signálu díky vysoce složité architektuře v kombinaci s uživatelským programováním.U CPLD je zpoždění pin-to-pin výrazně menší díky jednodušší architektuře.Zpoždění zpracování signálu je důležitým faktorem při navrhování aplikací kritických z hlediska bezpečnosti a vestavěných aplikací v reálném čase.

Kvůli vyšším provozním frekvencím a složitějším logickým operacím mohou některá FPGA spotřebovávat více energie než CPLD.Tepelný management je tedy důležitým faktorem v systémech založených na FPGA.Z tohoto důvodu systémy založené na FPGA často využívají chladiče a chladicí ventilátory a potřebují větší, složitější napájecí zdroje a distribuční sítě.

Z hlediska bezpečnosti informací jsou CPLD bezpečnější, protože paměť je zabudována do samotného čipu.Naopak většina FPGA vyžaduje externí energeticky nezávislou paměť, která může představovat hrozbu pro bezpečnost dat.Přestože jsou algoritmy šifrování dat v FPGA, CPLD jsou ve srovnání s FPGA ze své podstaty bezpečnější.

Aplikace CPLD

CPLD nacházejí uplatnění v mnoha nízko až středně složitých obvodech digitálního řízení a zpracování signálu.Některé z důležitých aplikací zahrnují:

1. CPLD lze použít jako bootloadery pro FPGA a další programovatelné systémy.
2. CPLD se často používají jako dekodéry adres a vlastní stavové stroje v digitálních systémech.
3. Díky malým rozměrům a nízké spotřebě energie jsou CPLD ideální pro použití v přenosných aručnídigitální zařízení.
4. CPLD se také používají v řídicích aplikacích kritických z hlediska bezpečnosti.