Tuoteominaisuudet

Asiakirjat & Media

Ympäristö- ja vientiluokitukset

MAX™ CPLD -sarja

Altera MAX™ monimutkainen ohjelmoitava logiikkalaite (CPLD) -sarja tarjoaa sinulle pienitehoiset ja edullisimmat CPLD:t.MAX V CPLD -perhe, CPLD-sarjan uusin perhe, tarjoaa markkinoiden parhaan vastineen.Ainutlaatuisen, haihtumattoman arkkitehtuurin ja yhden alan suurimman tiheyden CPLD:n ansiosta MAX V -laitteet tarjoavat vankkoja uusia ominaisuuksia pienemmällä kokonaisteholla verrattuna kilpaileviin CPLD-laitteisiin.MAX II CPLD -perhe, joka perustuu samaan uraauurtavaan arkkitehtuuriin, tarjoaa alhaisen tehon ja alhaiset kustannukset I/O-nasta kohti.MAX II CPLD:t ovat välittömästi käynnistyviä, haihtumattomia laitteita, jotka on tarkoitettu yleiskäyttöisiin pienitiheyksisiin logiikka- ja kannettaviin sovelluksiin, kuten matkapuhelinsuunnitteluun.Nollatehoiset MAX IIZ CPLD:t tarjoavat samat haihtumattomat, välittömästi käynnistyvät edut kuin MAX II CPLD -perheessä, ja niitä voidaan soveltaa monenlaisiin toimintoihin.Edistyksellisellä 0,30 µm:n CMOS-prosessilla valmistettu EEPROM-pohjainen MAX 3000A CPLD -perhe tarjoaa välittömän käynnistyksen ja tarjoaa 32-512 makrosolun tiheydet.

MAX® V CPLD:t

Altera MAX® V CPLD:t tarjoavat alan parhaan arvon edullisissa, pienitehoisissa CPLD:issä ja tarjoavat vankkoja uusia ominaisuuksia jopa 50 % pienemmällä kokonaisteholla verrattuna kilpaileviin CPLD:ihin.Altera MAX V:ssä on myös ainutlaatuinen, haihtumaton arkkitehtuuri ja yksi alan suurimmista CPLD:istä.Lisäksi MAX V integroi monia aiemmin ulkoisia toimintoja, kuten flash, RAM, oskillaattorit ja vaihelukitut silmukat, ja monissa tapauksissa se tarjoaa enemmän I/O:ita ja logiikkaa per jalanjälki samaan hintaan kuin kilpailukykyiset CPLD:t. .MAX V hyödyntää vihreää pakkaustekniikkaa jopa 20 mm2:n pakkauksissa.MAX V CPLD:itä tukee Quartus II® Software v.10.1, joka mahdollistaa tuottavuuden parannukset, mikä johtaa nopeampaan simulointiin, nopeampaan kortin esiintuloon ja nopeampaan sulkemiseen.

Mikä on CPLD (Complex Programmable Logic Device) 

Tietotekniikka, internet ja elektroniset sirut ovat modernin digitaaliajan perusta.Lähes kaikki modernit teknologiat johtuvat olemassaolostaan ​​elektroniikasta Internetistä ja matkapuhelinviestinnästä tietokoneisiin ja palvelimiin.Elektroniikka on laaja alamonia alatoimialoja.Tämä artikkeli opettaa sinulle tärkeästä digitaalisesta elektronisesta laitteesta, joka tunnetaan nimellä CPLD (Complex Programmable Logic Device).

Digitaalisen elektroniikan kehitys

Elektroniikkaon monimutkainen ala, jolla on tuhansia elektronisia laitteita ja komponentteja.Yleisesti ottaen elektroniset laitteet jaetaan kuitenkin kahteen pääluokkaan:analoginen ja digitaalinen.

Elektroniikkatekniikan alkuaikoina piirit olivat analogisia, kuten ääni, valo, jännite ja virta.Elektroniikkainsinöörit huomasivat kuitenkin pian, että analogiset piirit ovat erittäin monimutkaisia ​​suunnitella ja kalliita.Nopean suorituskyvyn ja nopeiden läpimenoaikojen kysyntä johti digitaalisen elektroniikan kehitykseen.Nykyään lähes kaikki olemassa olevat tietokonelaitteet sisältävät digitaalisia IC:itä ja prosessoreita.Elektroniikkamaailmassa digitaaliset järjestelmät ovat nyt korvanneet analogisen elektroniikan kokonaan, koska niiden kustannukset ovat alhaisemmat, melutaso ja parempisignaalin eheys, erinomainen suorituskyky ja pienempi monimutkaisuus.

Toisin kuin ääretön määrä datatasoja analogisessa signaalissa, digitaalinen signaali koostuu vain kahdesta logiikkatasosta (1s ja 0s).

Digitaalisten elektronisten laitteiden tyypit

Varhaiset digitaaliset elektroniset laitteet olivat melko yksinkertaisia ​​ja koostuivat vain muutamasta logiikkaportista.Ajan myötä digitaalisten piirien monimutkaisuus kuitenkin lisääntyi, joten ohjelmoitavuudesta tuli nykyaikaisten digitaalisten ohjauslaitteiden tärkeä ominaisuus.Kaksi erilaista digitaalisten laitteiden luokkaa syntyi ohjelmoitavuuden tarjoamiseksi.Ensimmäinen luokka koostui kiinteästä laitteistosuunnittelusta uudelleen ohjelmoitavilla ohjelmistoilla.Esimerkkejä tällaisista laitteista ovat mikro-ohjaimet ja mikroprosessorit.Digitaalisten laitteiden toinen luokka sisälsi uudelleen konfiguroitavan laitteiston joustavan logiikkapiirin suunnittelun saavuttamiseksi.Esimerkkejä tällaisista laitteista ovat FPGA:t, SPLD:t ja CPLD:t.

Mikrokontrollerisirussa on kiinteä digitaalinen logiikkapiiri, jota ei voi muokata.Ohjelmoitavuus saavutetaan kuitenkin vaihtamalla mikro-ohjainpiirissä toimivaa ohjelmistoa/laiteohjelmistoa.Sitä vastoin PLD (ohjelmoitava logiikkalaite) koostuu useista logiikkasoluista, joiden keskinäiset yhteydet voidaan konfiguroida käyttämällä HDL-kieltä (hardware description language).Siksi monia logiikkapiirejä voidaan toteuttaa käyttämällä PLD:tä.Tästä johtuen PLD:iden suorituskyky ja nopeus ovat yleensä parempia kuin mikrokontrollereilla ja mikroprosessoreilla.PLD:t tarjoavat myös piirisuunnittelijoille enemmän vapautta ja joustavuutta.

Digitaaliseen ohjaukseen ja signaalinkäsittelyyn tarkoitetut integroidut piirit koostuvat tyypillisesti prosessorista, logiikkapiiristä ja muistista.Jokainen näistä moduuleista voidaan toteuttaa eri tekniikoilla.

Johdatus CPLD:hen

Kuten aiemmin mainittiin, on olemassa useita erilaisia ​​PLD-tyyppejä (ohjelmoivia logiikkalaitteita), kuten FPGA, CPLD ja SPLD.Ensisijainen ero näiden laitteiden välillä on piirien monimutkaisuus ja käytettävissä olevien logiikkasolujen määrä.SPLD koostuu tyypillisesti muutamasta sadasta portista, kun taas CPLD koostuu muutamasta tuhannesta logiikkaportista.

Monimutkaisuuden kannalta CPLD (kompleksi ohjelmoitava logiikkalaite) sijaitsee SPLD:n (yksinkertaisen ohjelmoitavan logiikkalaitteen) ja FPGA:n välissä ja perii siten ominaisuuksia molemmilta laitteilta.CPLD:t ovat monimutkaisempia kuin SPLD:t, mutta vähemmän monimutkaisempia kuin FPGA:t.

Eniten käytettyjä SPLD:itä ovat PAL (ohjelmoitava logiikka), PLA (ohjelmoitava logiikkataulukko) ja GAL (yleinen array logic).PLA koostuu yhdestä AND-tasosta ja yhdestä TAI-tasosta.Laitteiston kuvausohjelma määrittelee näiden tasojen välisen yhteyden.

PAL on melko samanlainen kuin PLA, mutta ohjelmoitavissa on vain yksi taso kahden sijaan (AND taso).Yhden tason korjaaminen vähentää laitteiston monimutkaisuutta.Tämä etu saavutetaan kuitenkin joustavuuden kustannuksella.

CPLD-arkkitehtuuri

CPLD:tä voidaan pitää PAL:n evoluutiona, ja se koostuu useista PAL-rakenteista, jotka tunnetaan makrosoluina.CPLD-paketissa kaikki tulonastat ovat saatavilla jokaiselle makrosolulle, kun taas jokaisella makrosolulla on oma lähtönastansa.

Lohkokaaviosta voimme nähdä, että CPLD koostuu useista makrosoluista tai toimintolohkoista.Makrosolut on yhdistetty ohjelmoitavan yhdysjohdon kautta, jota kutsutaan myös nimellä GIM (global interconnection matrix).Konfiguroimalla GIM uudelleen voidaan toteuttaa erilaisia ​​logiikkapiirejä.CPLD:t ovat vuorovaikutuksessa ulkomaailman kanssa käyttämällä digitaalisia I/O:ita.

Ero CPLD:n ja FPGA:n välillä

Viime vuosina FPGA:sta on tullut erittäin suosittu ohjelmoitavien digitaalisten järjestelmien suunnittelussa.CPLD:n ja FPGA:n välillä on monia yhtäläisyyksiä ja eroja.Mitä tulee yhtäläisyyksiin, molemmat ovat ohjelmoitavia logiikkalaitteita, jotka koostuvat loogisista porttiryhmistä.Molemmat laitteet on ohjelmoitu käyttämällä HDL:itä, kuten Verilog HDL tai VHDL.

Ensimmäinen ero CPLD:n ja FPGA:n välillä on porttien määrä.CPLD sisältää muutama tuhat logiikkaporttia, kun taas FPGA:ssa porttien määrä voi nousta miljooniin.Siksi monimutkaisia ​​piirejä ja järjestelmiä voidaan toteuttaa käyttämällä FPGA:ta.Tämän monimutkaisuuden haittapuoli on korkeammat kustannukset.Siksi CPLD:t sopivat paremmin vähemmän monimutkaisiin sovelluksiin.

Toinen keskeinen ero näiden kahden laitteen välillä on se, että CPLD:issä on sisäänrakennettu haihtumaton EEPROM (sähköisesti pyyhittävä ohjelmoitava satunnaismuisti), kun taas FPGA:issa on haihtuva muisti.Tästä johtuen CPLD voi säilyttää sisältönsä myös sammutettuna, kun taas FPGA ei voi säilyttää sisältöään.Lisäksi sisäänrakennetun haihtumattoman muistin ansiosta CPLD voi alkaa toimia heti käynnistyksen jälkeen.Useimmat FPGA:t sen sijaan vaativat bittivirran ulkoisesta haihtumattomasta muistista käynnistystä varten.

Suorituskyvyn kannalta FPGA:illa on arvaamaton signaalinkäsittelyviive, joka johtuu erittäin monimutkaisesta arkkitehtuurista yhdistettynä käyttäjän mukautettuun ohjelmointiin.CPLD:issä pin-to-pin-viive on huomattavasti pienempi yksinkertaisemman arkkitehtuurin vuoksi.Signaalinkäsittelyviive on tärkeä näkökohta turvallisuuskriittisten ja sulautettujen reaaliaikaisten sovellusten suunnittelussa.

Korkeampien toimintataajuuksien ja monimutkaisempien logiikkatoimintojen vuoksi jotkut FPGA:t saattavat kuluttaa enemmän virtaa kuin CPLD:t.Siksi lämmönhallinta on tärkeä näkökohta FPGA-pohjaisissa järjestelmissä.Tästä syystä FPGA-pohjaisissa järjestelmissä käytetään usein jäähdytyselementtejä ja jäähdytyspuhaltimia ja ne tarvitsevat suurempia, monimutkaisempia teholähteitä ja jakeluverkkoja.

Tietoturvallisuuden näkökulmasta CPLD:t ovat turvallisempia, koska muisti on sisäänrakennettu itse sirulle.Päinvastoin, useimmat FPGA:t vaativat ulkoista haihtumatonta muistia, mikä voi olla tietoturvauhka.Vaikka tietojen salausalgoritmit ovat FPGA:issa, CPLD:t ovat luonnostaan ​​turvallisempia kuin FPGA.

CPLD:n sovellukset

CPLD:t löytävät sovelluksensa monissa matalan ja keskisuuren monimutkaisuuden digitaalisissa ohjaus- ja signaalinkäsittelypiireissä.Jotkut tärkeistä sovelluksista ovat:

1. CPLD:itä voidaan käyttää käynnistyslataintena FPGA:lle ja muille ohjelmoitaville järjestelmille.
2. CPLD:itä käytetään usein osoitedekoodereina ja mukautettuina tilakoneina digitaalisissa järjestelmissä.
3. Pienen kokonsa ja alhaisen virrankulutuksensa ansiosta CPLD:t ovat ihanteellisia käytettäväksi kannettavissa jakädessä pidettävätdigitaaliset laitteet.
4. CPLD:itä käytetään myös turvallisuuden kannalta kriittisissä ohjaussovelluksissa.