Χαρακτηριστικά Προϊόντος

Έγγραφα & Μέσα

Περιβαλλοντικές & Εξαγωγικές Ταξινομήσεις

Σειρά MAX™ CPLD

Η σειρά σύνθετων προγραμματιζόμενων λογικών συσκευών (CPLD) Altera MAX™ σας παρέχει τα CPLD με τη χαμηλότερη ισχύ και το χαμηλότερο κόστος.Η οικογένεια MAX V CPLD, η νεότερη οικογένεια της σειράς CPLD, προσφέρει την καλύτερη αξία της αγοράς.Διαθέτοντας μια μοναδική, μη πτητική αρχιτεκτονική και ένα από τα CPLD με τη μεγαλύτερη πυκνότητα του κλάδου, οι συσκευές MAX V παρέχουν ισχυρά νέα χαρακτηριστικά με χαμηλότερη συνολική ισχύ σε σύγκριση με τα ανταγωνιστικά CPLD.Η οικογένεια MAX II CPLD, που βασίζεται στην ίδια πρωτοποριακή αρχιτεκτονική, προσφέρει χαμηλή ισχύ και χαμηλό κόστος ανά ακίδα I/O.Τα MAX II CPLD είναι άμεσες, μη πτητικές συσκευές που στοχεύουν γενικής χρήσης, λογικής χαμηλής πυκνότητας και φορητές εφαρμογές, όπως ο σχεδιασμός κινητών συσκευών.Τα μηδενικής ισχύος MAX IIZ CPLD προσφέρουν τα ίδια μη πτητικά, στιγμιαία πλεονεκτήματα που συναντάμε στην οικογένεια MAX II CPLD και είναι εφαρμόσιμα σε ένα ευρύ φάσμα λειτουργιών.Κατασκευασμένη με προηγμένη διαδικασία CMOS 0,30 μm, η οικογένεια MAX 3000A CPLD που βασίζεται σε EEPROM παρέχει δυνατότητα άμεσης ενεργοποίησης και προσφέρει πυκνότητες από 32 έως 512 μακροστοιχεία.

MAX® V CPLD

Τα Altera MAX® V CPLD προσφέρουν την καλύτερη αξία του κλάδου σε CPLD χαμηλού κόστους και χαμηλής ισχύος, προσφέροντας ισχυρά νέα χαρακτηριστικά με έως και 50% χαμηλότερη συνολική ισχύ σε σύγκριση με ανταγωνιστικά CPLD.Το Altera MAX V διαθέτει επίσης μια μοναδική, μη πτητική αρχιτεκτονική και ένα από τα CPLD με τη μεγαλύτερη πυκνότητα του κλάδου.Επιπλέον, το MAX V ενσωματώνει πολλές λειτουργίες που ήταν προηγουμένως εξωτερικές, όπως φλας, μνήμη RAM, ταλαντωτές και βρόχους κλειδώματος φάσης, και σε πολλές περιπτώσεις, παρέχει περισσότερα I/Os και λογική ανά αποτύπωμα στην ίδια τιμή με τα ανταγωνιστικά CPLD .Το MAX V χρησιμοποιεί τεχνολογία πράσινης συσκευασίας, με συσκευασίες έως και 20 mm2.Τα MAX V CPLD υποστηρίζονται από το Quartus II® Software v.10.1, το οποίο επιτρέπει βελτιώσεις παραγωγικότητας με αποτέλεσμα ταχύτερη προσομοίωση, ταχύτερη εμφάνιση της πλακέτας και ταχύτερο κλείσιμο χρονισμού.

Τι είναι μια CPLD (Σύνθετη Προγραμματιζόμενη Λογική Συσκευή);

Η τεχνολογία της πληροφορίας, το διαδίκτυο και τα ηλεκτρονικά τσιπ χρησιμεύουν ως το θεμέλιο της σύγχρονης ψηφιακής εποχής.Σχεδόν όλες οι σύγχρονες τεχνολογίες οφείλουν την ύπαρξή τους στα ηλεκτρονικά, από το διαδίκτυο και την κινητή επικοινωνία μέχρι τους υπολογιστές και τους διακομιστές.Τα ηλεκτρονικά είναι ένα τεράστιο πεδίο μεπολλών υποκλάδων.Αυτό το άρθρο θα σας διδάξει για μια βασική ψηφιακή ηλεκτρονική συσκευή γνωστή ως CPLD (Complex Programmable Logic Device).

Εξέλιξη Ψηφιακών Ηλεκτρονικών

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΙΔΗείναι ένα σύνθετο πεδίο με χιλιάδες ηλεκτρονικές συσκευές και εξαρτήματα που υπάρχουν.Ωστόσο, σε γενικές γραμμές, οι ηλεκτρονικές συσκευές χωρίζονται σε δύο κύριες κατηγορίες:αναλογική και ψηφιακή.

Στις πρώτες μέρες της ηλεκτρονικής τεχνολογίας, τα κυκλώματα ήταν ανάλογα, όπως ο ήχος, το φως, η τάση και το ρεύμα.Ωστόσο, οι μηχανικοί ηλεκτρονικών ανακάλυψαν σύντομα ότι τα αναλογικά κυκλώματα είναι πολύ περίπλοκα στη σχεδίαση και ακριβά.Η ζήτηση για γρήγορες επιδόσεις και γρήγορους χρόνους ανανέωσης οδήγησε στην ανάπτυξη των ψηφιακών ηλεκτρονικών.Σήμερα, σχεδόν κάθε υπάρχουσα υπολογιστική συσκευή ενσωματώνει ψηφιακά IC και επεξεργαστές.Στον κόσμο των ηλεκτρονικών, τα ψηφιακά συστήματα έχουν πλέον αντικαταστήσει πλήρως τα αναλογικά ηλεκτρονικά λόγω του χαμηλότερου κόστους, του χαμηλού θορύβου και των καλύτερωνακεραιότητα σήματος, ανώτερη απόδοση και χαμηλότερη πολυπλοκότητα.

Σε αντίθεση με έναν άπειρο αριθμό επιπέδων δεδομένων σε ένα αναλογικό σήμα, ένα ψηφιακό σήμα αποτελείται μόνο από δύο λογικά επίπεδα (1s και 0s).

Τύποι Ψηφιακών Ηλεκτρονικών Συσκευών

Οι πρώτες ψηφιακές ηλεκτρονικές συσκευές ήταν μάλλον απλές και αποτελούνταν μόνο από μια χούφτα λογικές πύλες.Ωστόσο, με την πάροδο του χρόνου, η πολυπλοκότητα των ψηφιακών κυκλωμάτων αυξήθηκε έτσι, ο προγραμματισμός έγινε ένα σημαντικό χαρακτηριστικό των σύγχρονων ψηφιακών συσκευών ελέγχου.Δύο διαφορετικές κατηγορίες ψηφιακών συσκευών εμφανίστηκαν για να παρέχουν δυνατότητα προγραμματισμού.Η πρώτη τάξη αποτελούνταν από σχεδιασμό σταθερού υλικού με επαναπρογραμματιζόμενο λογισμικό.Παραδείγματα τέτοιων συσκευών περιλαμβάνουν μικροελεγκτές και μικροεπεξεργαστές.Η δεύτερη κατηγορία ψηφιακών συσκευών διέθετε αναδιαμορφώσιμο υλικό για την επίτευξη ευέλικτου λογικού κυκλώματος.Παραδείγματα τέτοιων συσκευών περιλαμβάνουν FPGA, SPLD και CPLD.

Ένα τσιπ μικροελεγκτή διαθέτει ένα σταθερό ψηφιακό λογικό κύκλωμα που δεν μπορεί να τροποποιηθεί.Ωστόσο, η δυνατότητα προγραμματισμού επιτυγχάνεται με την αλλαγή του λογισμικού/υλικολογισμικού που εκτελείται στο τσιπ μικροελεγκτή.Αντίθετα, μια PLD (προγραμματιζόμενη λογική συσκευή) αποτελείται από πολλαπλά λογικά κελιά των οποίων οι διασυνδέσεις μπορούν να ρυθμιστούν χρησιμοποιώντας μια HDL (γλώσσα περιγραφής υλικού).Επομένως, πολλά λογικά κυκλώματα μπορούν να πραγματοποιηθούν χρησιμοποιώντας ένα PLD.Εξαιτίας αυτού, η απόδοση και η ταχύτητα των PLD είναι γενικά ανώτερες από αυτές των μικροελεγκτών και των μικροεπεξεργαστών.Τα PLD παρέχουν επίσης στους σχεδιαστές κυκλωμάτων μεγαλύτερο βαθμό ελευθερίας και ευελιξίας.

Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα που προορίζονται για ψηφιακό έλεγχο και επεξεργασία σήματος αποτελούνται συνήθως από επεξεργαστή, λογικό κύκλωμα και μνήμη.Κάθε μία από αυτές τις ενότητες μπορεί να υλοποιηθεί χρησιμοποιώντας διαφορετικές τεχνολογίες.

Εισαγωγή στο CPLD

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, υπάρχουν αρκετοί διαφορετικοί τύποι PLD (προγραμματιζόμενες λογικές συσκευές), όπως FPGA, CPLD και SPLD.Η κύρια διαφορά μεταξύ αυτών των συσκευών έγκειται στην πολυπλοκότητα του κυκλώματος και στον αριθμό των διαθέσιμων λογικών κυψελών.Ένα SPLD αποτελείται συνήθως από μερικές εκατοντάδες πύλες, ενώ ένα CPLD αποτελείται από μερικές χιλιάδες λογικές πύλες.

Όσον αφορά την πολυπλοκότητα, το CPLD (σύνθετη προγραμματιζόμενη λογική συσκευή) βρίσκεται μεταξύ SPLD (απλή προγραμματιζόμενη λογική συσκευή) και FPGA και, επομένως, κληρονομεί χαρακτηριστικά και από τις δύο αυτές συσκευές.Τα CPLD είναι πιο πολύπλοκα από τα SPLD αλλά λιγότερο πολύπλοκα από τα FPGA.

Τα πιο χρησιμοποιούμενα SPLD περιλαμβάνουν το PAL (προγραμματιζόμενη λογική πίνακα), το PLA (προγραμματιζόμενος λογικός πίνακας) και το GAL (γενική λογική πίνακα).Το PLA αποτελείται από ένα επίπεδο ΚΑΙ και ένα επίπεδο Ή.Το πρόγραμμα περιγραφής υλικού ορίζει τη διασύνδεση αυτών των επιπέδων.

Το PAL είναι αρκετά παρόμοιο με το PLA, ωστόσο, υπάρχει μόνο ένα προγραμματιζόμενο επίπεδο αντί για δύο (AND επίπεδο).Με τη στερέωση ενός επιπέδου, η πολυπλοκότητα του υλικού μειώνεται.Ωστόσο, αυτό το όφελος επιτυγχάνεται με το κόστος της ευελιξίας.

Αρχιτεκτονική CPLD

Το CPLD μπορεί να θεωρηθεί ως εξέλιξη του PAL και αποτελείται από πολλαπλές δομές PAL γνωστές ως macrocells.Στο πακέτο CPLD, όλες οι ακίδες εισόδου είναι διαθέσιμες σε κάθε macrocell, ενώ κάθε macrocell έχει μια αποκλειστική ακίδα εξόδου.

Από το μπλοκ διάγραμμα, μπορούμε να δούμε ότι ένα CPLD αποτελείται από πολλαπλά μακροκύτταρα ή μπλοκ συναρτήσεων.Τα macrocells συνδέονται μέσω μιας προγραμματιζόμενης διασύνδεσης, η οποία αναφέρεται επίσης ως GIM (global interconnection matrix).Με την αναδιαμόρφωση του GIM, μπορούν να πραγματοποιηθούν διαφορετικά λογικά κυκλώματα.Τα CPLD αλληλεπιδρούν με τον εξωτερικό κόσμο χρησιμοποιώντας ψηφιακές εισόδους/εξόδους.

Διαφορά μεταξύ CPLD και FPGA

Τα τελευταία χρόνια, τα FPGA έχουν γίνει πολύ δημοφιλή στο σχεδιασμό προγραμματιζόμενων ψηφιακών συστημάτων.Υπάρχουν πολλές ομοιότητες καθώς και διαφορές μεταξύ CPLD και FPGA.Όσον αφορά τις ομοιότητες, και οι δύο είναι προγραμματιζόμενες λογικές συσκευές που αποτελούνται από συστοιχίες λογικών πυλών.Και οι δύο συσκευές προγραμματίζονται χρησιμοποιώντας HDL όπως η Verilog HDL ή VHDL.

Η πρώτη διαφορά μεταξύ CPLD και FPGA έγκειται στον αριθμό των πυλών.Ένα CPLD περιέχει μερικές χιλιάδες λογικές πύλες, ενώ ο αριθμός των πυλών σε ένα FPGA μπορεί να φτάσει τα εκατομμύρια.Επομένως, πολύπλοκα κυκλώματα και συστήματα μπορούν να πραγματοποιηθούν χρησιμοποιώντας FPGA.Το μειονέκτημα αυτής της πολυπλοκότητας είναι το υψηλότερο κόστος.Ως εκ τούτου, τα CPLD είναι πιο κατάλληλα για λιγότερο πολύπλοκες εφαρμογές.

Μια άλλη βασική διαφορά μεταξύ αυτών των δύο συσκευών είναι ότι τα CPLD διαθέτουν ενσωματωμένη μη πτητική EEPROM (ηλεκτρικά διαγραφόμενη προγραμματιζόμενη μνήμη τυχαίας πρόσβασης), ενώ τα FPGA διαθέτουν πτητική μνήμη.Εξαιτίας αυτού, ένα CPLD μπορεί να διατηρήσει το περιεχόμενό του ακόμη και όταν είναι απενεργοποιημένο, ενώ ένα FPGA δεν μπορεί να διατηρήσει το περιεχόμενό του.Επιπλέον, λόγω της ενσωματωμένης μη πτητικής μνήμης, ένα CPLD μπορεί να αρχίσει να λειτουργεί αμέσως μετά την ενεργοποίηση.Τα περισσότερα FPGA, από την άλλη πλευρά, απαιτούν ροή bit από μια εξωτερική μη πτητική μνήμη για εκκίνηση.

Όσον αφορά την απόδοση, τα FPGA έχουν απρόβλεπτη καθυστέρηση επεξεργασίας σήματος λόγω της εξαιρετικά περίπλοκης αρχιτεκτονικής σε συνδυασμό με τον προσαρμοσμένο προγραμματισμό του χρήστη.Στα CPLD, η καθυστέρηση pin-to-pin είναι σημαντικά μικρότερη λόγω της απλούστερης αρχιτεκτονικής.Η καθυστέρηση επεξεργασίας σήματος είναι μια σημαντική παράμετρος στο σχεδιασμό κρίσιμων για την ασφάλεια και ενσωματωμένων εφαρμογών σε πραγματικό χρόνο.

Λόγω των υψηλότερων συχνοτήτων λειτουργίας και των πιο πολύπλοκων λογικών λειτουργιών, ορισμένα FPGA ενδέχεται να καταναλώνουν περισσότερη ενέργεια από τα CPLD.Έτσι, η θερμική διαχείριση είναι μια σημαντική παράμετρος στα συστήματα που βασίζονται σε FPGA.Για αυτόν τον λόγο, τα συστήματα που βασίζονται στο FPGA χρησιμοποιούν συχνά ψύκτρες και ανεμιστήρες ψύξης και χρειάζονται μεγαλύτερα, πιο σύνθετα τροφοδοτικά και δίκτυα διανομής.

Από την άποψη της ασφάλειας πληροφοριών, τα CPLD είναι πιο ασφαλή καθώς η μνήμη είναι ενσωματωμένη στο ίδιο το τσιπ.Αντίθετα, τα περισσότερα FPGA απαιτούν εξωτερική μη πτητική μνήμη, η οποία μπορεί να αποτελέσει απειλή για την ασφάλεια των δεδομένων.Αν και οι αλγόριθμοι κρυπτογράφησης δεδομένων είναι σε FPGA, τα CPLD είναι εγγενώς πιο ασφαλή σε σύγκριση με τα FPGA.

Εφαρμογές CPLD

Τα CPLD βρίσκουν την εφαρμογή τους σε πολλά κυκλώματα ψηφιακού ελέγχου και επεξεργασίας σήματος χαμηλής έως μέσης πολυπλοκότητας.Μερικές από τις σημαντικές εφαρμογές περιλαμβάνουν:

1. Τα CPLD μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως bootloaders για FPGA και άλλα προγραμματιζόμενα συστήματα.
2. Τα CPLD χρησιμοποιούνται συχνά ως αποκωδικοποιητές διευθύνσεων και μηχανές προσαρμοσμένης κατάστασης σε ψηφιακά συστήματα.
3. Λόγω του μικρού τους μεγέθους και της χαμηλής κατανάλωσης ενέργειας, τα CPLD είναι ιδανικά για χρήση σε φορητές καιχειρόςψηφιακές συσκευές.
4. Τα CPLD χρησιμοποιούνται επίσης σε κρίσιμες για την ασφάλεια εφαρμογές ελέγχου.