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可编程逻辑器件芯片选型

发布时间：2023-11-15 13:38:21     浏览：2029

　　可编程逻辑芯片ASIC主要有 FPGA和CPLD这两种类型，但两种产品也各有所长。

　　FPGA(Field-Programmable Gate Array)，即现场可编程门阵列，它是在CPLD、PAL、GAL等可编程芯片的基础上进一步发展的起来的器件类型，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

　　CPLD(Complex Programmable Logic Device)复杂可编程逻辑器件，是从PAL和GAL器件发展出来的器件类型，相对而言规模大，结构复杂，属于大规模集成电路范围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆(“在系统”编程)将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。

　　在编程方式上，CPLD主要是基于E2PROM或FLASH存储器编程，编程次数可达1万次，优点是系统断电时编程信息也不丢失。CPLD又可分为在编 程器上编程和在系统编程两类。FPGA大部分是基于SRAM编程，编程信息在系统断电时丢失，每次上电时，需从器件外部将编程数据重新写入SRAM中。其优点是可以编程任意次，可在工作中快速编程，从而实现板级和系统级的动态配置。

　　CPLD更适合完成各种算法和组合逻辑，FPGA更适合于完成时序逻辑。换句话说，FPGA更适合于触发器丰富的结构，而CPLD更适合于触发器有限而乘积项丰富的结构。

　　CPLD的连续式布线结构决定了它的时序延迟是均匀的和可预测的，而FPGA的分段式布线结构决定了其延迟的不可预测性。

　　在编程上FPGA比CPLD具有更大的灵活性。CPLD通过修改具有固定内连电路的逻辑功能来编程，FPGA主要通过改变内部连线的布线来编程；FPGA可在逻辑门下编程，而CPLD是在逻辑块下编程。

　　CPLD比FPGA使用起来更方便。CPLD的编程采用E2PROM或FASTFLASH技术，无需外部存储器芯片，使用简单。而FPGA的编程信息需存放在外部存储器上，使用方法复杂。则导致CPLD保密性更好，更适合军工等应用场景。

　　CPLD的速度比FPGA快，并且具有较大的时间可预测性。这是由于FPGA是门级编程，并且CLB之间采用分布式互联，而CPLD是逻辑块级编程，并且其逻辑块之间的互联是集总式的。

　　FPGA的集成度比CPLD高，具有更复杂的布线结构和逻辑实现，以XILINX为代表，可以实现跟高的性能结构。

　　一般情况下，CPLD的功耗要比FPGA大，且集成度越高越明显。

可编程逻辑器件芯片选型

　　目前主流的FPGA芯片XILINX和Intel占据70%的市场份额，较小的部分市场由LATTICE分割,近年来，也有出现国产品牌：安陆半导体。

　　CPLD芯片以Altera品牌为代表，后被 Intel收购。

　　作为市场份额的一部分，Cypress也是不可忽视的重要厂商，但在2023年被Infineon收购，导致其CPLD芯片系列停产。


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