Vlastnosti produktu

Dokumenty a médiá

Environmentálne a exportné klasifikácie

Séria MAX™ CPLD

Komplexné programovateľné logické zariadenie (CPLD) Altera MAX™ vám poskytuje CPLD s najnižšou spotrebou a najnižšími nákladmi.Rodina MAX V CPLD, najnovšia rodina zo série CPLD, ponúka najlepšiu hodnotu na trhu.Zariadenia MAX V sa vyznačujú jedinečnou, energeticky nezávislou architektúrou a jedným z CPLD s najväčšou hustotou v odvetví a poskytujú nové robustné funkcie pri nižšom celkovom výkone v porovnaní s konkurenčnými CPLD.Rodina MAX II CPLD, založená na rovnakej prelomovej architektúre, poskytuje nízky výkon a nízke náklady na I/O pin.MAX II CPLD sú zariadenia s okamžitým zapnutím, energeticky nezávislé, ktoré sa zameriavajú na všeobecné použitie s logikou s nízkou hustotou a prenosné aplikácie, ako napríklad dizajn mobilných telefónov.Jednotky MAX IIZ CPLD s nulovou spotrebou energie ponúkajú rovnaké trvalé výhody, aké sa vyskytujú v rade CPLD MAX II a sú použiteľné pre širokú škálu funkcií.Rodina CPLD MAX 3000A založená na EEPROM, vyrobená na pokročilom 0,30 µm CMOS procese, poskytuje okamžitú schopnosť a ponúka hustoty od 32 do 512 makrobuniek.

MAX® V CPLD

Altera MAX® V CPLD poskytujú najlepšiu hodnotu v odvetví v oblasti nízkych nákladov a nízkej spotreby CPLD a ponúkajú nové robustné funkcie s až o 50 % nižším celkovým výkonom v porovnaní s konkurenčnými CPLD.Altera MAX V má tiež jedinečnú, energeticky nezávislú architektúru a jednu z CPLD s najväčšou hustotou v odvetví.Okrem toho MAX V integruje mnoho funkcií, ktoré boli predtým externé, ako napríklad flash, RAM, oscilátory a slučky fázového závesu, a v mnohých prípadoch poskytuje viac I/O a logiky na stopu za rovnakú cenu ako konkurenčné CPLD. .MAX V využíva zelenú baliacu technológiu s obalmi už od 20 mm2.MAX V CPLD sú podporované softvérom Quartus II® v.10.1, ktorý umožňuje vylepšenie produktivity, čo vedie k rýchlejšej simulácii, rýchlejšiemu nasadeniu dosky a rýchlejšiemu uzatváraniu načasovania.

Čo je to CPLD (komplexné programovateľné logické zariadenie)?

Informačné technológie, internet a elektronické čipy slúžia ako základ moderného digitálneho veku.Takmer všetky moderné technológie vďačia za svoju existenciu elektronike, od internetu a mobilnej komunikácie až po počítače a servery.Elektronika je rozsiahle pole sveľa podvetví.Tento článok vás naučí o základnom digitálnom elektronickom zariadení známom ako CPLD (Complex Programmable Logic Device).

Evolúcia digitálnej elektroniky

Elektronikaje komplexná oblasť s tisíckami elektronických zariadení a komponentov.Vo všeobecnosti sú však elektronické zariadenia rozdelené do dvoch hlavných kategórií:analógové a digitálne.

V počiatkoch elektronickej technológie boli obvody analogické, ako napríklad zvuk, svetlo, napätie a prúd.Elektrotechnickí inžinieri však čoskoro zistili, že analógové obvody sú veľmi zložité a drahé.Požiadavka na rýchly výkon a rýchle časy obratu viedli k vývoju digitálnej elektroniky.Dnes takmer každé existujúce výpočtové zariadenie obsahuje digitálne integrované obvody a procesory.Vo svete elektroniky digitálne systémy teraz úplne nahradili analógovú elektroniku kvôli ich nižšej cene, nízkej hlučnosti, lepšieintegrita signálu, vynikajúci výkon a nižšia zložitosť.

Na rozdiel od nekonečného počtu dátových úrovní v analógovom signáli digitálny signál pozostáva iba z dvoch logických úrovní (1s a 0s).

Typy digitálnych elektronických zariadení

Prvé digitálne elektronické zariadenia boli pomerne jednoduché a pozostávali iba z niekoľkých logických brán.Postupom času sa však zložitosť digitálnych obvodov zvýšila, takže programovateľnosť sa stala dôležitou vlastnosťou moderných digitálnych riadiacich zariadení.Na zabezpečenie programovateľnosti sa objavili dve rôzne triedy digitálnych zariadení.Prvá trieda pozostávala z pevného hardvérového dizajnu s preprogramovateľným softvérom.Príklady takýchto zariadení zahŕňajú mikrokontroléry a mikroprocesory.Druhá trieda digitálnych zariadení obsahovala rekonfigurovateľný hardvér na dosiahnutie flexibilného návrhu logických obvodov.Príklady takýchto zariadení zahŕňajú FPGA, SPLD a CPLD.

Čip mikrokontroléra obsahuje pevný digitálny logický obvod, ktorý nemožno upravovať.Programovateľnosť sa však dosahuje zmenou softvéru/firmvéru, ktorý beží na čipe mikrokontroléra.Naopak, PLD (programmable logic device) pozostáva z viacerých logických buniek, ktorých prepojenia je možné konfigurovať pomocou HDL (hardware description language).Preto je možné pomocou PLD realizovať mnoho logických obvodov.Vďaka tomu je výkon a rýchlosť PLD vo všeobecnosti lepšia ako u mikrokontrolérov a mikroprocesorov.PLD tiež poskytujú návrhárom obvodov väčšiu voľnosť a flexibilitu.

Integrované obvody určené na digitálne riadenie a spracovanie signálu zvyčajne pozostávajú z procesora, logického obvodu a pamäte.Každý z týchto modulov je možné realizovať pomocou rôznych technológií.

Úvod do CPLD

Ako už bolo uvedené, existuje niekoľko rôznych typov PLD (programovateľných logických zariadení), ako sú FPGA, CPLD a SPLD.Primárny rozdiel medzi týmito zariadeniami spočíva v zložitosti obvodu a počte dostupných logických buniek.SPLD sa zvyčajne skladá z niekoľkých stoviek brán, zatiaľ čo CPLD pozostáva z niekoľkých tisíc logických brán.

Pokiaľ ide o zložitosť, CPLD (komplexné programovateľné logické zariadenie) leží medzi SPLD (jednoduché programovateľné logické zariadenie) a FPGA, a preto zdedí vlastnosti z oboch týchto zariadení.CPLD sú zložitejšie ako SPLD, ale menej zložité ako FPGA.

Medzi najpoužívanejšie SPLD patria PAL (programmable array logic), PLA (programmable logic array) a GAL (generic array logic).PLA pozostáva z jednej roviny AND a jednej roviny OR.Program na popis hardvéru definuje prepojenie týchto rovín.

PAL je dosť podobný PLA, je tu však iba jedna programovateľná rovina namiesto dvoch (rovina AND).Upevnením jednej roviny sa zníži zložitosť hardvéru.Táto výhoda sa však dosahuje za cenu flexibility.

Architektúra CPLD

CPLD možno považovať za evolúciu PAL a pozostáva z viacerých štruktúr PAL známych ako makrobunky.V balíku CPLD sú všetky vstupné kolíky dostupné pre každú makrobunku, zatiaľ čo každá makrobunka má vyhradený výstupný kolík.

Z blokového diagramu môžeme vidieť, že CPLD pozostáva z viacerých makrobuniek alebo funkčných blokov.Makrobunky sú prepojené cez programovateľné prepojenie, ktoré sa tiež označuje ako GIM (global interconnection matrix).Prekonfigurovaním GIM je možné realizovať rôzne logické obvody.CPLD interagujú s vonkajším svetom pomocou digitálnych I/O.

Rozdiel medzi CPLD a FPGA

V posledných rokoch sa FPGA stali veľmi populárnymi pri navrhovaní programovateľných digitálnych systémov.Medzi CPLD a FPGA je veľa podobností, ako aj rozdielov.Pokiaľ ide o podobnosti, obe sú programovateľné logické zariadenia pozostávajúce z polí logických brán.Obe zariadenia sú naprogramované pomocou HDL, ako je Verilog HDL alebo VHDL.

Prvý rozdiel medzi CPLD a FPGA spočíva v počte brán.CPLD obsahuje niekoľko tisíc logických brán, zatiaľ čo počet brán v FPGA môže dosiahnuť milióny.Preto je možné pomocou FPGA realizovať zložité obvody a systémy.Nevýhodou tejto zložitosti sú vyššie náklady.Preto sú CPLD vhodnejšie pre menej zložité aplikácie.

Ďalším kľúčovým rozdielom medzi týmito dvoma zariadeniami je to, že CPLD majú vstavanú energeticky nezávislú EEPROM (elektricky vymazateľná programovateľná pamäť s náhodným prístupom), zatiaľ čo FPGA majú energeticky závislú pamäť.Vďaka tomu si CPLD môže ponechať svoj obsah, aj keď je vypnutý, zatiaľ čo FPGA si svoj obsah zachovať nemôže.Navyše vďaka vstavanej energeticky nezávislej pamäti môže CPLD začať pracovať ihneď po zapnutí.Väčšina FPGA na druhej strane vyžaduje na spustenie bitový tok z externej energeticky nezávislej pamäte.

Pokiaľ ide o výkon, FPGA majú nepredvídateľné oneskorenie spracovania signálu v dôsledku vysoko komplexnej architektúry v kombinácii s vlastným programovaním používateľa.V CPLD je oneskorenie pin-to-pin výrazne menšie kvôli jednoduchšej architektúre.Oneskorenie spracovania signálu je dôležitým faktorom pri navrhovaní kritických bezpečnostných a zabudovaných aplikácií v reálnom čase.

Kvôli vyšším prevádzkovým frekvenciám a zložitejším logickým operáciám môžu niektoré FPGA spotrebovať viac energie ako CPLD.Tepelný manažment je teda dôležitým faktorom v systémoch založených na FPGA.Z tohto dôvodu systémy založené na FPGA často využívajú chladiče a chladiace ventilátory a potrebujú väčšie, zložitejšie napájacie a distribučné siete.

Z hľadiska informačnej bezpečnosti sú CPLD bezpečnejšie, keďže pamäť je zabudovaná do samotného čipu.Naopak, väčšina FPGA vyžaduje externú energeticky nezávislú pamäť, ktorá môže predstavovať hrozbu pre bezpečnosť údajov.Aj keď sú algoritmy šifrovania údajov v FPGA, CPLD sú vo svojej podstate bezpečnejšie v porovnaní s FPGA.

Aplikácie CPLD

CPLD nachádzajú svoje uplatnenie v mnohých obvodoch digitálneho riadenia a spracovania signálov s nízkou až strednou zložitosťou.Niektoré z dôležitých aplikácií zahŕňajú:

1. CPLD môžu byť použité ako bootloadery pre FPGA a iné programovateľné systémy.
2. CPLD sa často používajú ako dekodéry adries a vlastné stavové stroje v digitálnych systémoch.
3. Vďaka svojej malej veľkosti a nízkej spotrebe energie sú CPLD ideálne na použitie v prenosných aručnýdigitálnych zariadení.
4. CPLD sa tiež používajú v riadiacich aplikáciách kritických z hľadiska bezpečnosti.