PLD设计工具分析

PLD（Programmable Logic Device）是一种由用户根据需要而自行构造逻辑功能的数字集成威廉希尔官方网站 。目前主要有两大类型：CPLD（Complex PLD）和FPGA（Field Programmable Gate Array）。它们的基本设计方法是借助于EDA软件，用原理图、状态机、布尔表达式、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，最后用编程器或下载电缆，由目标器件实现。生产PLD的厂家很多，但最有代表性的PLD厂家为Altera、Xilinx和Lattice公司。

PLD的开发工具一般由器件生产厂家提供，但随着器件规模的不断增加，软件的复杂性也随之提高，目前由专门的软件公司与器件生产厂家使用，推出功能强大的设计软件。

过去， PLD的用户喜爱MAX+PLUS II的集成化特点（一个完全集成的设计实体，包括设计输入、综合、仿真、布局布线和时序分析），今天，同样还是那些用户，却要求最佳的综合工具、最佳的仿真工具和最佳的时序分析工具。PLD布局布线工具必须以某种方式满足这些不断变化的要求，这种方式使得整个设计方法在方向上更加以专用集成威廉希尔官方网站 （ASIC）为中心。如果这种新的PLD设计方法正确地构造出来，它将比ASIC技术更快地促进IP内核的应用，并且，支持只有可编程技术才能提供的灵活性和定制能力。

现在，在高密度器件中使用IP内核已经是非常普遍的做法。尽管用户使用总线接口功能（如 66 MHz的PCI总线）和DSP功能（如FIR滤波器）已经有几年的时间，IP内核的应用最近又出现了三个基本的变化。首先是现在的专用编程器具有强大的功能和灵活性。例如，新的FIR编译器包含了一个支持4比特到32比特系数精度的内置系数生成器，可以设计任何抽头数目的滤波器。该编译器还支持样点的等间隔舍入、内插以及串行和并行的算法结构选项，从而使用户可以按照自己的性能和布局面积要求优化滤波器，并且，可以容易地修改和重新评价滤波器以满足系统的要求。

下面介绍主要器件生产厂家和开发工具。

①ALTERA：20世纪90年代以后发展很快。主要产品有：MAX3000/7000、FELX6K/10K、APEX20K、ACEX1K、Stratix等。其开发工具-MAX+PLUS II是较成功的PLD开发平台，最新又推出了Quartus II开发软件。Altera公司提供较多形式的设计输入手段，绑定第三方VHDL综合工具，如：综合软件FPGA Express、Leonard Spectrum，仿真软件ModelSim。

②XILINX：FPGA的发明者。产品种类较全，主要有：XC9500/4000、Coolrunner（XPLA3）、Spartan、Vertex等系列，其最大的Vertex-II Pro器件已达到800万门。开发软件为Foundation和ISE。通常来说，在欧洲用Xilinx的人多，在日本和亚太地区用ALTERA的人多，在美国则是平分秋色。全球PLD/FPGA产品60%以上是由Altera和Xilinx提供的。可以讲Altera和Xilinx共同决定了PLD技术的发展方向。

③Lattice-Vantis：Lattice是ISP（In-System Programmability）技术的发明者。ISP技术极大地促进了PLD产品的发展，与ALTERA和XILINX相比，其开发工具比Altera和Xilinx略逊一筹。中小规模PLD比较有特色，大规模PLD的竞争力还不够强（Lattice没有基于查找表技术的大规模FPGA），1999年推出可编程模拟器件，1999年收购Vantis（原AMD子公司），成为第三大可编程逻辑器件供应商。2001年12月收购Agere公司（原Lucent微电子部）的FPGA部门。主要产品有ispLSI2000/5000/8000，MACH4/5。

④ACTEL：反熔丝（一次性烧写）PLD的领导者。由于反熔丝PLD抗辐射、耐高低温、功耗低、速度快，所以在军品和宇航级上有较大优势。ALTERA和XILINX则一般不涉足军品和宇航级市场。

⑤Quicklogic：专业PLD/FPGA公司，以一次性反熔丝工艺为主，在中国地区销售量不大。

⑥Lucent：主要特点是有不少用于通讯领域的专用IP核，但PLD/FPGA不是Lucent的主要业务，在中国地区使用的人很少。

⑦ATMEL：中小规模PLD做得不错。ATMEL也做了一些与Altera和Xilinx兼容的片子，但在品质上与原厂家还是有一些差距，在高可靠性产品中使用较少，多用在低端产品上。

⑧Clear Logic：生产与一些著名PLD/FPGA大公司兼容的芯片，这种芯片可将用户的设计一次性固化，不可编程，批量生产时的成本较低。

⑨WSI：生产PSD（单片机可编程外围芯片）产品。这是一种特殊的PLD，如最新的PSD8xx、PSD9xx集成了PLD、EPROM、Flash，并支持ISP（在线编程），集成度高，主要用于配合单片机工作。

顺便提一下：PLD（可编程逻辑器件）是一种可以完全替代74系列及GAL、PLA的新型威廉希尔官方网站 ，只要有数字威廉希尔官方网站 基础，会使用计算机，就可以进行PLD的开发。PLD的在线编程能力和强大的开发软件，使工程师可以几天，甚至几分钟内就可完成以往几周才能完成的工作，并可将数百万门的复杂设计集成在一颗芯片内。PLD技术在发达国家已成为电子工程师必备的技术。