TechCodeview

De FPGA En CPLD Er zijn apparaten gemaakt om de circuitdichtheid en snelheid van te verkrijgen ASIC (toepassingsspecifiek geïntegreerd circuit) apparaten, maar met een kortere doorlooptijd voor programmeerbare apparaten. Het belangrijkste onderscheid tussen een FPGA en een CPLD is dat een FPGA meer logische bronnen heeft dan een CPLD, die eenvoudiger is en minder onderlinge verbindingen heeft. Er wordt vooral rekening gehouden met twee factoren bij het scheiden van de FPGA en de CPLD. De eerste is hun architectuur en hoe deze de verschillende logische functies implementeert. Ten tweede de specifieke halfgeleidertechnologie die in de hardware wordt gebruikt.

In dit artikel leert u meer over het verschil tussen CPLD En FPGA . Maar voordat u de verschillen bespreekt, moet u CPLD en FPGA kennen, met hun voor- en nadelen.

Wat is CPLD?

CPLD is een afkorting voor 'Complexe programmeerbare logische apparaten' . Het is een geïntegreerd circuit dat helpt bij de uitvoering van digitale systemen. Een CPLD bestaat uit programmeerbare functionele blokken, en elk blok heeft dat ook macrocellen . De belangrijkste bouwstenen van de CPLD zijn macrocellen. De I/O van functionele blokken is doorverbonden Mondiale interconnectiematrix (GIM) . Deze interconnectiematrix is ​​herconfigureerbaar omdat het veranderen van de contacten tussen functionele blokken onmogelijk is. Deze functionele blokken zijn equivalent aan een reeks logische poorten.

icloud-foto's naar Android

Het is belangrijk om bij het ontwerpen van CPLD's rekening te houden met de programmeertechniek, I/P-mogelijkheden en functionele blokmogelijkheden. Over het algemeen zijn CPLD's niet-vluchtig, eenvoudig te gebruiken en goedkoop.

CPLD's zijn verkrijgbaar in verschillende IC-pakkettypen en logische families. De voedingsspanning, stand-bystroom, bedrijfsstroom en vermogensdissipatie van CPLD's zijn ook verschillend. Bovendien zijn deze verkrijgbaar met verschillende geheugencapaciteiten en opties voor geheugenondersteuning. Geheugen wordt doorgaans gemeten in bits of megabits, en geheugenondersteuning omvat ROM, RAM En RAM met dubbele poort . Het omvat ook FIFO (eerst in, eerst uit) En LIFO (laatste in, laatste uit) geheugen, en CAM (inhoud adresseerbaar geheugen) .

Onderdelen van CPLD

Er zijn verschillende componenten van CPLD. Enkele hoofdcomponenten van CPLD zijn als volgt:

Functieblok
In een CPLD heeft een functieblok een EN-vlak dat invoer kan accepteren van I/O-blokken, functieblokken of zelfs de reactie van hetzelfde functieblok. Daarna worden de termen toegevoegd aan de OR-array en gekozen met behulp van een grote multiplexer. De uitgang van de MUX kan rechtstreeks uit het blok worden verplaatst of via een geklokte flip-flop. Dit functionele blok kan ook extra logica bevatten, zoals een selecteerbare exclusieve OF, een master-resetsignaal en de mogelijkheid om de polariteit in verschillende fasen te programmeren.Invoer/uitvoerblokken
De invoer-/uitvoerblokken worden gebruikt om signalen naar de CPLD-pinnen te sturen met de juiste spannings- en stroomniveaus. Het maakt het mogelijk om vertragingen weg te nemen, de vereisten voor de vasthoudtijd van het apparaat te verminderen en extra middelen aan het apparaat toe te voegen.Onderling verbinden
Interconnect van een CPLD is een grote matrix van programmeerbare schakelaars die de overdracht van signalen van het ene deel van het apparaat naar het andere stuurt.Programmeerbare componenten
Het maakt ook gebruik van programmeerbare componenten zoals PROM, EPROM, EEPROM en flash-EPROM.

Voor- en nadelen van CPLD

Er zijn verschillende voor- en nadelen van CPLD. Enkele belangrijke voor- en nadelen van CPLD zijn als volgt:

Voordelen

1. Het is gemakkelijk te ontwerpen.
2. Het heeft lage ontwikkelingskosten.
3. Het helpt om het bordoppervlak te verkleinen.
4. Het biedt een hoge betrouwbaarheid.

Nadelen

1. Het is een ingewikkelder programmeerbaar logisch apparaat.

Wat is FPGA?

FPGA is een afkorting voor 'Veldprogrammeerbare poortarrays' . Het is een halfgeleiderapparaat dat bestaat uit een matrix van configureerbare logische blokken die met elkaar zijn verbonden via programmeerbare verbindingen. Na productie kan een FPGA opnieuw worden geprogrammeerd om aan de eisen te voldoen. De huidige FPGA's hebben ongeveer 330000 logische blokken met 1100 I/O .

Gebruikers kunnen gebruik maken van de Hardwarebeschrijvingstaal (HDL) om het circuit te ontwerpen en configureren. Daarna kan het een eenvoudige poort uitvoeren, zoals een EN-poort, of een ingewikkeld systeem, zoals een multi-coreprocessor. Het slaat alle configuraties op in het hoofdgeheugen. Als gevolg hiervan kan een stroomstoring al deze configuraties verwijderen.

c# woordenboek

Onderdelen van FPGA

Er zijn verschillende componenten van FPGA. Enkele hoofdcomponenten van FPGA zijn als volgt:

Programmeerbare logische blokken
Het maakt de implementatie van logische functies mogelijk.Programmeerbare routering
Het maakt het implementeren van functies mogelijk.I/O-blokken
Het wordt gebruikt om chipverbindingen te maken.

Voor- en nadelen van FPGA

Er zijn verschillende voor- en nadelen van FPGA. Enkele belangrijke voor- en nadelen van FPGA zijn als volgt:

Voordelen

1. FPGA IC's zijn breed toegankelijk en kunnen snel worden geprogrammeerd met behulp van HDL-code. Hierdoor wordt de oplossing sneller aan de markt aangeboden.
2. Bij FPGA-ontwerp zorgt de software voor de routing, plaatsing en timing. Het vereist minder handmatige betrokkenheid. De ontwerpstroom elimineert tijdrovende en ingewikkelde plaats- en router-, vloerplanning- en timinganalyses.
3. FPGA's kunnen op logisch niveau worden geprogrammeerd. Als gevolg hiervan kan het een snellere en meer parallelle signaalverwerking implementeren. Het is een uitdaging voor de CPU om uit te voeren.
4. In tegenstelling tot ASIC-ontwikkeling, waarbij aanzienlijke bedragen betrokken zijn NRE (niet-recurrente kosten) en dure tools, FPGA-ontwikkeling is goedkoper vanwege goedkopere tools en geen NRE.
5. FPGA's kunnen op elk moment op softwareniveau worden geprogrammeerd. Als gevolg hiervan kon de FPGA IC onbeperkt opnieuw worden geprogrammeerd of hergebruikt. FPGA's kunnen ook op afstand worden geprogrammeerd.

Nadelen

1. Het stroomverbruik is hoger en programmeurs hebben weinig controle over de stroomoptimalisatie in FPGA.
2. FPGA's zijn ideaal voor prototyping en productie in kleine volumes. Wanneer het aantal te maken FPGA’s toeneemt, nemen ook de kosten per product toe.
3. FPGA-programmering vereist bekendheid met de VHDL/Verilog-programmeertalen en de basisprincipes van digitale systemen. De programmering is niet zo eenvoudig als die van processorgebaseerde apparatuur. Ingenieurs moeten ook leren hoe ze simulatietools moeten gebruiken.
4. Zodra een FPGA is gekozen en in het ontwerp wordt gebruikt, moeten ontwikkelaars de bronnen gebruiken die aanwezig zijn op de FPGA IC, wat de ontwerpgrootte en -functies beperkt. Om een ​​dergelijk probleem te voorkomen, moet er vanaf het begin een goede FPGA worden geselecteerd.

Belangrijkste verschillen tussen de CPLD en FPGA

Er zijn verschillende belangrijke verschillen tussen CPLD En FPGA . Enkele van de belangrijkste verschillen tussen CPLD en FPGA zijn als volgt:

1. CPLD is een afkorting voor Complex Programmable Logic Devices. FPGA is daarentegen een afkorting voor Field Programmable Gate Arrays.
2. Een CPLD is een geïntegreerd circuit dat helpt bij de uitvoering van digitale systemen. Een FPGA is daarentegen een geïntegreerd circuit dat voornamelijk is gemaakt om na productie door een klant of ontwikkelaar te worden aangepast.
3. FPGA's kunnen maximaal 100.000 kleine logische blokken. Daarentegen kunnen CPLD's slechts een paar duizend logische blokken opslaan.
4. FPGA is geschikt voor ingewikkelde apps. CPLD is daarentegen beter geschikt voor eenvoudigere apps.
5. FPGA heeft een groter stroomverbruik. CPLD heeft daarentegen een lager energieverbruik.
6. Qua prestaties biedt FPGA stabiele prestaties die onafhankelijk zijn van interne routing. CPLD heeft daarentegen onvoorspelbare prestaties die gebaseerd zijn op routering.
7. De CPLD is gelijkwaardig aan de VRIEND . Aan de andere kant is FPGA vergelijkbaar met a Poortarray .
8. FPGA is een digitale logica-chip die is gebaseerd op RAM . CPLD's daarentegen wel EEPROM-gebaseerd .
9. FPGA is geclassificeerd als fijnkorrelig. CPLD daarentegen is grofkorrelig.
10. CPLD biedt meer bescherming dan FPGA omdat het niet-vluchtig geheugen heeft.
11. Vertragingen bij CPLD's zijn aanzienlijk voorspelbaarder dan bij FPGA's.

Head-to-head vergelijking tussen CPLD en FPGA

Hier leert u de onderlinge vergelijkingen tussen CPLD en FPGA. De belangrijkste verschillen tussen CPLD en FPGA zijn als volgt:

Conclusie

FPGA's bieden een grotere complexiteit en flexibiliteit en functies zoals on-chip RAM, klokbeheer, DSP-bewerkingen, vermenigvuldigers, enz. Aan de andere kant verbruikt CPLD minder stroom dan FPGA, en is de kans groter dat FPGA-apparaten vaker worden gebruikt in ontwerpen waar wijzigingen worden toegepast. CPLD-apparaten worden daarentegen gebruikt wanneer een eenvoudige lijmlogica vereist is en wanneer instant-on-circuits nodig zijn voor de app, omdat FPGA aanvankelijk op een lagere snelheid werkt vanwege het laden van de configuratie vanaf het externe ROM.