CPLD-Architektur (Complex Programmable Logic Device) und seine Anwendungen

Der Entwurfsprozess für digitale Hardware hatin den letzten Jahren intensiv verändert. So können kleine digitale Schaltungen unter Verwendung von PALs und PLAs implementiert werden. Jedes Gerät wird zum Implementieren verschiedener Schaltungen verwendet, die nicht mehr als die Anzahl der I / Ps, O / Ps und Produktausdrücke benötigen, die in dem jeweiligen Chip angeboten werden. Diese Chips sind für relativ bescheidene Größen unangemessen und unterstützen normalerweise eine gegenseitige Anzahl von Ein- und Ausgängen von nicht mehr als 32. Für das Design dieser Schaltungen, die mehr Ein- und Ausgänge benötigen, können entweder zahlreiche PLAs / PALs oder ein klassischerer Typ verwendet werden Der Chip kann als CPLD (komplexes programmierbares Logikgerät) bezeichnet werden. Ein CPLD-Chip enthält mehrere Schaltungsblöcke auf einem einzigen Chip mit internen Verdrahtungsressourcen zum Anbringen der Schaltungsblöcke. Jeder Schaltungsblock ist vergleichbar mit einer PLA oder einem PAL.

Was ist ein komplexes programmierbares Logikgerät?

Die Abkürzung der CPLD lautet „Complex programmableLogikgeräte ”ist eine Art integrierter Schaltkreis, den Anwendungsentwickler entwickeln, um digitale Hardware wie Mobiltelefone zu implementieren. Diese können wissentlich höhere Designs als SPLDs (einfache programmierbare Logikbausteine) verarbeiten, bieten jedoch weniger Logik als FPGAs (Field Programmable Gate Arrays). Jeder der Blöcke enthält 8-16 Makrozellen. Da jeder Logikblock eine bestimmte Funktion ausführt, sind alle Makrozellen in einem Logikblock vollständig verbunden. Je nach Verwendung können diese Blöcke miteinander verbunden sein oder nicht.

Komplexes programmierbares Logikgerät

Die meisten CPLDs (komplexe programmierbare Logikgeräte)haben Makrozellen mit einer Summe von Logikfunktionen und einem wahlweisen FF (Flip-Flop). Je nach Chip unterstützt die kombinatorische Logikfunktion 4 bis 16 Produktausdrücke mit Inklusive Fan-In. CPLDs unterscheiden sich auch in Bezug auf Schieberegister und Logikgatter. Aus diesem Grund können anstelle von FPGAs CPLDs mit einer großen Anzahl von Logikgattern verwendet werden. Eine andere CPLD-Spezifikation gibt die Anzahl der Produktbegriffe an, die eine Makrozelle erfüllen kann. Produktbegriffe sind das Produkt von digitalen Signalen, die eine bestimmte Logikfunktion ausführen.

CPLDs sind in verschiedenen IC-Paketformen verfügbarund logische Familien. CPLDs unterscheiden sich auch in Bezug auf Versorgungsspannung, Betriebsstrom, Standby-Strom und Verlustleistung. Darüber hinaus sind diese mit verschiedenen Speichergrößen und verschiedenen Arten von Speicherunterstützung erhältlich. Normalerweise wird der Speicher in Bits / Megabits ausgedrückt. Die Speicherunterstützung besteht aus ROM, RAM und Dual-Port-RAM. Sie umfasst auch einen CAM-Speicher (inhaltsadressierbaren Speicher) sowie einen FIFO-Speicher (First In, First Out) und LIFO (Last In, Last Out) Speicher.

Architektur eines komplexen programmierbaren Logikgeräts

Eine komplexe programmierbare Logikvorrichtung umfasst:eine Gruppe programmierbarer FBs (Funktionsblöcke). Die Ein- und Ausgänge dieser Funktionsblöcke sind durch eine GIM (Global Interconnection Matrix) miteinander verbunden. Diese Verbindungsmatrix ist rekonfigurierbar, sodass wir die Kontakte zwischen den Funktionsblöcken ändern können. Es wird einige Ein- und Ausgabeblöcke geben, die es uns ermöglichen, CPLD mit der Außenwelt zu verbinden. Die Architektur von CPLD wird unten gezeigt.

Im Allgemeinen sieht der programmierbare FB so ausArray von Logikgattern, wo ein Array von UND-Gattern programmiert werden kann und OR-Gatter stabil sind. Jeder Hersteller hat jedoch seine Denkweise, um den Funktionsblock zu entwerfen. Ein aufgelisteter O / P-Wert kann durch Betreiben der Rückmeldesignale der ODER-Gatterausgänge ermittelt werden.

CPLD-Architektur

Bei der CPLD-Programmierung wird der Entwurf zuerst in codiertVerilog- oder VHDL-Sprache, sobald der Code (simuliert und synthetisiert) wird. Während der Synthese wird das CPLD-Modell (Zielgerät) von Hand ausgewählt und eine technologiebasierte Mapping-Netzliste erstellt, die eng an die echte CPLD-Architektur angepasst werden kann und Routeverfahren, die in der Regel durch die Orts- und Routensoftware von CPLD Company erzielt werden, führt der Benutzer einige Bestätigungsprozesse durch: Wenn alles gut ist, wird er die CPLD verwenden, andernfalls wird er es neu anordnen.

Architekturprobleme von CPLD

Bei der Betrachtung eines komplexen programmierbaren Logikbausteins zur Verwendung im Entwurf können einige Architekturprobleme berücksichtigt werden

  • Die Programmiertechnik
  • Die Funktionsblockfähigkeit
  • Die E / A-Fähigkeit

Einige CPLD-Familien von verschiedenen Einzelhändlern umfassen

  • Altera MAX 7000 und MAX 9000 Familien
  • Atmel ATF- und ATV-Familien
  • Gitter isp LSI-Familie
  • Gitter (Vantis) MACH-Familie
  • Xilinx XC9500-Familie
Familien von CPLD

Anwendungen von CPLD

Die Anwendungen von CPLDs umfassen Folgendes

  • Komplexe programmierbare Logikgeräte sind ideal für kritische Steuerungsanwendungen mit hoher Leistung.
  • CPLD kann in digitalen Designs verwendet werden, um die Funktionen des Bootloaders auszuführen
  • CPLD dient zum Laden der Konfigurationsdaten eines feldprogrammierbaren Gate-Arrays aus einem nichtflüchtigen Speicher.
  • Im Allgemeinen werden diese in Anwendungen mit kleinem Design wie Adressdecodierung verwendet
  • CPLDs werden aufgrund ihrer geringen Größe und ihres geringen Energieverbrauchs häufig für viele Anwendungen verwendet, beispielsweise in kostenempfindlichen, batteriebetriebenen tragbaren Geräten.

Es geht also um komplexe ProgrammierbarkeitLogikbauelementarchitektur und ihre Anwendungen. Wir hoffen, dass Sie dieses Konzept besser verstehen. Bei Fragen zu diesem Konzept oder zur Umsetzung elektrischer und elektronischer Projekte geben Sie bitte Ihre wertvollen Vorschläge, indem Sie im Kommentarabschnitt unten kommentieren. Hier ist eine Frage an Sie: Was ist der Unterschied zwischen CPLD und FPGA?

Bildnachweis:

  • CPLD Wikimedia
  • Architektur der CPLD-Slidesharecdn

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