FPGA与CPLD的概念及基本使用和区别

FPGA

一、FPGA与CPLD的基本概念

1.CPLD

CPLD主要是由可编程逻辑宏单元（LMC,Logic Macro Cell）围绕中心的可编程互连矩阵单元组成,其中LMC逻辑结构较复杂,并具有复杂的I/O单元互连结构,可由用户根据需要生成特定的威廉希尔官方网站结构,完成一定的功能.由于 CPLD内部采用固定长度的金属线进行各逻辑块的互连,所以设计的逻辑威廉希尔官方网站具有时间可预测性,避免了分段式互连结构时序不完全预测的缺点.到90年代,CPLD发展更为迅速,不仅具有电擦除特性,而且出现了边缘扫描及在线可编程等高级特性.较常用的有Xilinx公司的EPLD和Altera公司的CPLD.

2.FPGA

FPGA通常包含三类可编程资源：可编程逻辑功能块、可编程I/O块和可编程互连.可编程逻辑功能块是实现用户功能的基本单元,它们通常排列成一个阵列,散布于整个芯片；可编程I/O块完成芯片上逻辑与外部封装脚的接口,常围绕着阵列排列于芯片四周；可编程内部互连包括各种长度的连线线段和一些可编程连接开关,它们将各个可编程逻辑块或I/O块连接起来,FPGA在可编程逻辑块的规模,内部互连线的结构和采用的可编程元件上存在较大的差异.较常用的有Altera、Xinlinx和Actel公司的FPGA.FPGA一般用于逻辑仿真.威廉希尔官方网站设计工程师设计一个威廉希尔官方网站首先要确定线路,然后进行软件模拟及优化,以确认所设计威廉希尔官方网站的功能及性能.然而随着威廉希尔官方网站规模的不断增大,工作频率的不断提高,将会给威廉希尔官方网站引入许多分布参数的影响,而这些影响用软件模拟的方法较难反映出来,所以有必要做硬件仿真.FPGA就可以实现硬件仿真以做成模型机.将软件模拟后的线路经一定处理后下载到FPGA,就可容易地得到一个模型机,从该模型机,设计者就很直观地测试其逻辑功能及性能指标.

FPGAFPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。内部基本结构为门阵列构成静态存储器（SRAM）。该SRAM可构成函数发生器，即查找表（LUT），通过查找表可实现逻辑函数功能）。
FPGA逻辑单元

FPGA的基本结构

CPLDCPLD（Complex Programmable Logic Device）复杂可编程逻辑器件，是从PAL和GAL器件发展出来的器件，是基于乘积项的可编程器件。
内部基本结构为“与或阵列”。因为任意一个组合逻辑都可以用“与—或”表达式来描述，所以该“与—或阵列”结构有利于实现大量的组合逻辑功能。
简单的与或阵列

CPLD逻辑框图

CPLD和FPGA 的主要区别

1、逻辑结构不同
   CPLD：类似 PAL、GAL，拥有丰富的组合逻辑威廉希尔官方网站资源。
   FPGA：类似门阵列，拥有丰富的触发器、存储器资源；CPU、DSP等IP核。
2、集成度不同
   CPLD：500 ~ 50000 门
3、互连结构不同
   CPLD：等长度的互连线资源，其特点是延时相等。
   FPGA：长度不等的多段分布式互连，其特点是布线灵活，但延时与系统布局、布线有关。
5、粒度大小不同
FPGA为细粒度结构，CPLD为粗粒度结构。
FPGA内部有丰富连线资源，CLB分块较小，芯片的利用率较高。CPLD的宏单元的与或阵列较大，通常不能完全被应用，且宏单元之间主要通过高速数据通道连接，其容量有限，限制了器件的灵活布线，因此CPLD利用率较FPGA器件低。
6、应用范围的不同
   数字逻辑系统分为两大类：
（1）控制密集型（逻辑密集型），对数据处理能力要求低，但逻辑关系复杂，输入输出较多，适合用CPLD实现。
（2）数据密集型，需要大量的数据处理能力，但逻辑相对简单，对输入要求少，适合FPGA实现。
7、配置不同
   CPLD：采用EPROM，E2PROM工艺，直接写入，保密性好。
   FPGA：采用SRAM工艺，故需外加ROM芯片，用于存储配置信息。其保密性较差。可实现动态重构。高端FPGA具备加密功能

emitter · 2020-8-28 18:50:10

同样是可编程逻辑，但还是很大的不同的。

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