Cechy produktu

Dokumenty i multimedia

Klasyfikacje środowiskowe i eksportowe

Seria MAX™CPLD

Seria złożonych programowalnych urządzeń logicznych Altera MAX™ (CPLD) zapewnia CPLD o najniższej mocy i najniższych kosztach.Rodzina MAX V CPLD, najnowsza rodzina w serii CPLD, zapewnia najlepszą wartość na rynku.Wyposażone w unikalną, nieulotną architekturę i CPLD o jednej z największych gęstości w branży, urządzenia MAX V zapewniają nowe, solidne funkcje przy niższej całkowitej mocy w porównaniu z konkurencyjnymi CPLD.Rodzina MAX II CPLD, oparta na tej samej przełomowej architekturze, zapewnia niski pobór mocy i niski koszt na pin we/wy.CPLD MAX II to natychmiastowe, nieulotne urządzenia przeznaczone do zastosowań ogólnych, logicznych o małej gęstości i zastosowań przenośnych, takich jak konstrukcje telefonów komórkowych.CPLD MAX IIZ o zerowej mocy oferują te same nieulotne, natychmiastowe zalety, co rodzina MAX II CPLD i mają zastosowanie w szerokim zakresie funkcji.Wyprodukowana w zaawansowanym procesie CMOS 0,30 µm, rodzina MAX 3000A CPLD oparta na pamięci EEPROM zapewnia natychmiastowe włączenie i oferuje gęstość od 32 do 512 makrokomórek.

CPLD MAX® V

CPLD Altera MAX® V zapewniają najlepszą w branży wartość w postaci niedrogich CPLD o małej mocy, oferując nowe, solidne funkcje przy całkowitej mocy niższej nawet o 50% w porównaniu z konkurencyjnymi CPLD.Altera MAX V charakteryzuje się również unikalną, nieulotną architekturą i jedną z największych w branży gęstości CPLD.Ponadto MAX V integruje wiele funkcji, które wcześniej były zewnętrzne, takie jak pamięć flash, pamięć RAM, oscylatory i pętle synchronizacji fazowej, a w wielu przypadkach zapewnia więcej wejść/wyjść i logiki na powierzchnię w tej samej cenie co konkurencyjne CPLD .MAX V wykorzystuje technologię ekologicznego pakowania, oferując opakowania o wielkości zaledwie 20 mm2.Układy CPLD MAX V są obsługiwane przez oprogramowanie Quartus II® w wersji 10.1, które umożliwia zwiększenie produktywności skutkujące szybszą symulacją, szybszym wprowadzaniem płytki i szybszym zamykaniem czasu.

Co to jest CPLD (złożone programowalne urządzenie logiczne) 

Technologia informacyjna, internet i chipy elektroniczne stanowią podstawę współczesnej ery cyfrowej.Prawie wszystkie nowoczesne technologie zawdzięczają swoje istnienie elektronice, od Internetu i komunikacji komórkowej po komputery i serwery.Elektronika to rozległa dziedzinawiele pododdziałów.W tym artykule dowiesz się o podstawowym cyfrowym urządzeniu elektronicznym znanym jako CPLD (Complex Programmable Logic Device).

Ewolucja elektroniki cyfrowej

Elektronikato złożona dziedzina, w której istnieją tysiące urządzeń i komponentów elektronicznych.Jednak ogólnie rzecz biorąc, urządzenia elektroniczne można podzielić na dwie główne kategorie:analogowe i cyfrowe.

W początkach technologii elektronicznej obwody były analogiczne, np. dźwięk, światło, napięcie i prąd.Jednak inżynierowie elektronicy szybko odkryli, że obwody analogowe są bardzo skomplikowane w projektowaniu i drogie.Zapotrzebowanie na szybką wydajność i krótkie czasy realizacji doprowadziło do rozwoju elektroniki cyfrowej.Obecnie prawie każde istniejące urządzenie komputerowe zawiera cyfrowe układy scalone i procesory.W świecie elektroniki systemy cyfrowe całkowicie zastąpiły elektronikę analogową ze względu na ich niższy koszt, niski poziom hałasu i lepszą jakośćIntegralność sygnału, doskonałą wydajność i mniejszą złożoność.

W przeciwieństwie do nieskończonej liczby poziomów danych w sygnale analogowym, sygnał cyfrowy składa się tylko z dwóch poziomów logicznych (1 i 0).

Rodzaje cyfrowych urządzeń elektronicznych

Wczesne cyfrowe urządzenia elektroniczne były raczej proste i składały się tylko z kilku bramek logicznych.Jednak z biegiem czasu złożoność obwodów cyfrowych wzrosła, dlatego programowalność stała się ważną cechą nowoczesnych cyfrowych urządzeń sterujących.Pojawiły się dwie różne klasy urządzeń cyfrowych zapewniających programowalność.Pierwsza klasa polegała na projektowaniu stałego sprzętu z reprogramowalnym oprogramowaniem.Przykładami takich urządzeń są mikrokontrolery i mikroprocesory.Druga klasa urządzeń cyfrowych zawierała sprzęt, który można było rekonfigurować, aby uzyskać elastyczną konstrukcję obwodów logicznych.Przykładami takich urządzeń są układy FPGA, SPLD i CPLD.

Układ mikrokontrolera zawiera stały cyfrowy obwód logiczny, którego nie można modyfikować.Jednakże programowalność osiąga się poprzez zmianę oprogramowania/oprogramowania sprzętowego działającego w chipie mikrokontrolera.Wręcz przeciwnie, PLD (programowalne urządzenie logiczne) składa się z wielu komórek logicznych, których połączenia można konfigurować za pomocą HDL (języka opisu sprzętu).Dlatego wiele obwodów logicznych można zrealizować za pomocą PLD.Z tego powodu wydajność i szybkość PLD są na ogół lepsze niż mikrokontrolerów i mikroprocesorów.PLD zapewniają także projektantom obwodów większą swobodę i elastyczność.

Układy scalone przeznaczone do cyfrowego sterowania i przetwarzania sygnałów zazwyczaj składają się z procesora, obwodu logicznego i pamięci.Każdy z tych modułów może być zrealizowany przy użyciu różnych technologii.

Wprowadzenie do CPLD

Jak omówiono wcześniej, istnieje kilka różnych typów PLD (programowalnych urządzeń logicznych), takich jak FPGA, CPLD i SPLD.Podstawowa różnica między tymi urządzeniami polega na złożoności obwodu i liczbie dostępnych komórek logicznych.SPLD zazwyczaj składa się z kilkuset bramek, podczas gdy CPLD składa się z kilku tysięcy bramek logicznych.

Pod względem złożoności CPLD (złożone programowalne urządzenie logiczne) znajduje się pomiędzy SPLD (proste programowalne urządzenie logiczne) a FPGA, a zatem dziedziczy funkcje z obu tych urządzeń.CPLD są bardziej złożone niż SPLD, ale mniej złożone niż FPGA.

Do najczęściej używanych SPLD należą PAL (programowalna logika tablicowa), PLA (programowalna tablica logiczna) i GAL (ogólna logika tablicowa).PLA składa się z jednej płaszczyzny AND i jednej OR.Program opisu sprzętu definiuje wzajemne połączenie tych płaszczyzn.

PAL jest dość podobny do PLA, jednak istnieje tylko jedna programowalna płaszczyzna zamiast dwóch (płaszczyzna AND).Naprawiając jedną płaszczyznę, zmniejsza się złożoność sprzętu.Jednakże korzyść ta została osiągnięta kosztem elastyczności.

Architektura CPLD

CPLD można uznać za ewolucję PAL i składa się z wielu struktur PAL znanych jako makrokomórki.W pakiecie CPLD wszystkie piny wejściowe są dostępne dla każdej makrokomórki, natomiast każda makrokomórka ma dedykowany pin wyjściowy.

Ze schematu blokowego widać, że CPLD składa się z wielu makrokomórek lub bloków funkcyjnych.Makrokomórki są połączone poprzez programowalne połączenie wzajemne, zwane także GIM (globalna macierz połączeń wzajemnych).Rekonfigurując GIM, można zrealizować różne obwody logiczne.CPLD wchodzą w interakcję ze światem zewnętrznym za pomocą cyfrowych wejść/wyjść.

Różnica między CPLD i FPGA

W ostatnich latach układy FPGA stały się bardzo popularne w projektowaniu programowalnych systemów cyfrowych.Istnieje wiele podobieństw, a także różnic między CPLD i FPGA.Jeśli chodzi o podobieństwa, oba są programowalnymi urządzeniami logicznymi składającymi się z macierzy bramek logicznych.Obydwa urządzenia są programowane przy użyciu języków HDL, takich jak Verilog HDL lub VHDL.

Pierwsza różnica między CPLD i FPGA polega na liczbie bramek.CPLD zawiera kilka tysięcy bramek logicznych, podczas gdy liczba bramek w FPGA może sięgać milionów.Dlatego też złożone obwody i systemy można realizować przy użyciu układów FPGA.Wadą tej złożoności jest wyższy koszt.Dlatego CPLD są bardziej odpowiednie do mniej złożonych zastosowań.

Inną kluczową różnicą między tymi dwoma urządzeniami jest to, że CPLD mają wbudowaną nieulotną pamięć EEPROM (elektrycznie kasowalna programowalna pamięć o dostępie swobodnym), podczas gdy układy FPGA mają pamięć ulotną.Z tego powodu CPLD może zachować swoją zawartość nawet po wyłączeniu zasilania, podczas gdy FPGA nie może zachować swojej zawartości.Co więcej, dzięki wbudowanej pamięci nieulotnej, CPLD może rozpocząć pracę natychmiast po włączeniu zasilania.Z drugiej strony większość układów FPGA wymaga do uruchomienia strumienia bitów z zewnętrznej pamięci nieulotnej.

Pod względem wydajności układy FPGA charakteryzują się nieprzewidywalnym opóźnieniem przetwarzania sygnału ze względu na bardzo złożoną architekturę w połączeniu z niestandardowym programowaniem użytkownika.W CPLD opóźnienie między pinami jest znacznie mniejsze ze względu na prostszą architekturę.Opóźnienie przetwarzania sygnału jest ważnym czynnikiem przy projektowaniu aplikacji czasu rzeczywistego o krytycznym znaczeniu dla bezpieczeństwa i wbudowanych.

Ze względu na wyższe częstotliwości robocze i bardziej złożone operacje logiczne, niektóre układy FPGA mogą zużywać więcej energii niż układy CPLD.Zatem zarządzanie temperaturą jest ważnym czynnikiem w systemach opartych na FPGA.Z tego powodu systemy oparte na FPGA często wykorzystują radiatory i wentylatory chłodzące oraz wymagają większych, bardziej złożonych zasilaczy i sieci dystrybucyjnych.

Z punktu widzenia bezpieczeństwa informacji, CPLD są bezpieczniejsze, ponieważ pamięć jest wbudowana w sam chip.Wręcz przeciwnie, większość układów FPGA wymaga zewnętrznej pamięci nieulotnej, co może stanowić zagrożenie dla bezpieczeństwa danych.Chociaż algorytmy szyfrowania danych znajdują się w układach FPGA, układy CPLD są z natury bezpieczniejsze w porównaniu z układami FPGA.

Zastosowania CPLD

CPLD znajdują zastosowanie w wielu cyfrowych obwodach sterowania i przetwarzania sygnałów o niskiej do średniej złożoności.Niektóre z ważnych zastosowań obejmują:

1. CPLD mogą być używane jako programy ładujące dla układów FPGA i innych programowalnych systemów.
2. CPLD są często używane jako dekodery adresów i niestandardowe maszyny stanowe w systemach cyfrowych.
3. Ze względu na niewielkie rozmiary i niskie zużycie energii, CPLD idealnie nadają się do stosowania w urządzeniach przenośnych iręcznyurządzenia cyfrowe.
4. CPLD są również wykorzystywane w zastosowaniach sterowania, w których bezpieczeństwo jest krytyczne.