CPLD和FPGA的区别
可编程逻辑器件CPLD和FPGA的特点和应用
可编程逻辑器件CPLD和FPGA的特点和应用一、可编程逻辑器件(CPLD)的特点和应用：CPLD是一种具有很高逻辑容量的可编程逻辑器件，它通常由可编程逻辑单元(PLE)和可编程互连网络(PIN)组成。
CPLD的主要特点如下：1.逻辑容量大：CPLD的逻辑容量通常可以达到数千个逻辑门等效。
这使得CPLD非常适合那些需要大规模逻辑功能的应用，如控制器、通信接口和高级数学运算等。
2.可编程性强：CPLD可以通过编程操作来实现不同的逻辑功能。
它使用类似于电荷耦合器(CPL)的可编程逻辑单元来实现逻辑功能，其中每个CPL可以实现与或非门、与非门或非与门等逻辑运算。
3.器件内部拓扑复杂：CPLD具有丰富的内部互连网络，可以将各个逻辑元件之间的信号按照需要进行连接。
这使得CPLD可以实现复杂的信号处理和数据流处理功能。
4.快速重编程：CPLD可以在运行时进行在线编程，从而允许系统进行动态配置和故障恢复。
这一特点使得CPLD广泛应用于技术验证、原型设计和快速迭代开发等场景。
CPLD的应用主要集中在以下几个领域：1.控制器：CPLD可以用于实现各种控制器，如数字信号处理器(DSP)的外围控制器、数据采集/输出控制器等。
其高逻辑容量和可编程性强的特点使得CPLD非常适合这些应用场景。
2. 通信接口：CPLD可以实现多种通信协议和接口，如串行通信接口(SPI/I2C/UART)、嵌入式总线接口(PCI/USB/Ethernet)等。
这些接口在通信系统中起到了关键的作用。
3.高级数学运算：CPLD可以实现各种高级数学运算，如矩阵运算、滤波运算、FFT运算等。
这些运算对于数字信号处理(DSP)和图像处理等应用非常重要。
4.逻辑分析仪：CPLD可以实现逻辑分析仪的功能，用于捕获和分析数字信号的时序和逻辑关系。
逻辑分析仪在系统调试和故障分析中非常有用。
二、现场可编程门阵列(FPGA)的特点和应用：FPGA是一种具有大规模逻辑容量和可编程性的可编程逻辑器件。
CPLD与FPGA的区别与优缺点
4、 应 用 范 围 的 不 同
系统；
CPLD 逻 辑 能 力 强 而 寄 存 器 少 ， 适 用 于 控 制 密 集 型
系统。
FPGA 逻 辑 能 力 较 弱 但 寄 存 器 多 ， 适 于 数 据 密 集 型
CPLD 和 FPGA 的 优 点 ： 1.规 模 越 来 越 大 ， 实 现 功 能 越 来 越 强 ， 同 时 可 以 实 现 系 统 集 成 。 2.研 制 开 发 费 用 低 ， 不 承 担 投 片 风 险 ， 使 用 方 便 。 3.通 过 开 发 工 具 在 计 算 机 上 完 成 设 计 ， 电 路 设 计 周 期 短 。 4.不 需 要 设 计 人 员 了 解 很 深 的 IC 知 识 ， EDA 软 件 易 学 易 用 。 5.通 过 FPGA 和 CPLD 开 发 的 系 统 成 熟 后 ， 可 以 进 行 ASIC 设 计 ， 形成批量生产。
CPLD 和 FPGA 的区别与优缺点
FPGA（Field Programmable Gates Array 现场可编程门阵列，内部结构为门 阵列构成静态存储器（SRAM）。该 SRAM 可构成函数发生器，即查找表，通 过查找表可实现逻辑函数功能）
CPLD（ Complex Programmable Logic Device 复 杂 可 编 程逻辑器件，内部结构为“与或阵列”。该结构来自于典型的 PAL、 GAL 器 件 的 结 构 。 任 意 一 个 组 合 逻 辑 都 可 以 用 “ 与 — 或 ” 表 达 式 来 描 述 ，所 以 该 “ 与 或 阵 列 ” 结 构 能 实 现 大 量 的 组 合 逻 辑 功能）
结构
FPGA 器件在结构上 ,由逻辑功能块排列为阵列 ,并由可编程的内部连线连接这些功能块来 实现一定的逻辑功能 CPLD 是将多个可编程阵列逻辑 (PAL)器件集成到一个芯片 ,具有类似 PAL 的结构。一般 情况下 CPLD 器件中至少包含三种结构 :可编程逻辑功能块 (FB);可编程 I/ O 单元 ;可编程
FPGA硬件培训
FPGA设计一般流程
• 6、时序仿真与验证 • 7、板级仿真与验证 • 8、调试与加载配置 • 本次培训主要以硬件电路设计为主，关于硬件描述语言及 FPGA相关仿真不详述.
芯片配置方式概述
1：配置是连接FPGA软件设计到硬件功能实现的桥梁，配置 电路部分有误，配置文件无法下载到配置器件中，对FPGA 编程，则再好的设计都是浮云。 上电后，配置数据保存在 配置RAM中，将配置数据载入FPGA即是对FPGA编程。 2：在介绍FPGA配置方式前，先介绍一些与配置相关的硬件 引脚，如下表：：
FPGA基本结构
FPGA主要有三大组成部分，逻辑块（Logic Block LB),连线资源 （Routing Resource),输入输出块（I/O Block）模型如下：
FPGA设计一般流程
FPGA设计一般流程
• 1、电路设计与输入 • 2、功能仿真 • 3、综合优化：综合优化（Synthesize）是指将HDL语言、 原理图等设计输入翻译成由与、或、非门，RAM，触发器 等基本逻辑单元组成的逻辑连接（网表），并根据目标与 要求（约束条件）优化所生成的逻辑连接，输出edf和edn 等标准格式的网表文件，供FPGA/CPLD厂家的布局布线器
• FPGA配置方式的选择，通过MSEL[4..0]连接方式的不同进 行选择。具体详见下表：
芯片配置方式概述
芯片配置方式详解
AS由FPGA器件引导配置操作过程，它控制着外部存储器 和初始化过程。这种配置方式支持AS*1 ，AS*4两种模式， FPGA器件处于主动地位，配置器件处于从属地位。 EPCS系 列如EPCS1,EPCS4等配置器件专供AS模式，以Stratix V系列 FPGA为例，针对1PCS FPGA其AS*1硬件连接方式如下：
FPGA、CPLD、ASIC、DSP、单片机的区别
1. FPGAFPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。
它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，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。
以硬件描述语言（Verilog或VHDL）所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至FPGA 上进行测试，是现代IC设计验证的技术主流。
这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路（比如AND、OR、XOR、NOT）或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。
在大多数的FPGA里面，这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器（Flip－flop）或者其他更加完整的记忆块。
系统设计师可以根据需要通过可编辑的连接把FPGA内部的逻辑块连接起来，就好像一个电路试验板被放在了一个芯片里。
一个出厂后的成品FPGA的逻辑块和连接可以按照设计者而改变，所以FPGA可以完成所需要的逻辑功能。
什么是FPGA?简单来说，FPGA就是“可反复编程的逻辑器件”。
FPGA取自Field Programmable Gate Array的首个字母，代表现场(Field)可编程(Programmable)逻辑阵列(Gate Array)。
由于在产品发售后您仍然可以对产品设计作出修改，因此我们可以顺利地对产品进行更新以及针对新的协议标准作出相应改进。
相对于对售后产品设计无法进行修改的ASIC和ASSP来说，这是FPGA特有的一个优势。
由于FPGA 可编程的灵活性以及近年来科技的快速发展，FPGA也正向高集成，高性能，低功耗，低价格的方向发展，并具备了与ASIC和ASSP 同等的性能，被广泛地使用在各行各业的电子及通信设备里。
FPGA与CPLD的区别尽管很多人听说过CPLD，但是关于CPLD与FPGA之间的区别，了解的人可能不是很多。
DSP、MCU、CPLD、ARM、FPGA芯片的区别
DSP、MCU、CPLD、ARM、FPGA芯片的区别1，单片机小型电脑处理器,最小可以到8个脚,价格便宜，最便宜2块钱2，PLC可变逻辑控制器，主要用在工业控制，里面是类似一个加强的单片机。
对输入输出均有做处理（抗干扰能力、带负载能力都增强).例如抗干扰,增加带负载驱动能力3，DSP 数字信号处理芯片，这个用途可做信号处理，例如图像处理，数据采集处理,它比单片要快很多，比单片机功能要强大4，FPGA、CPLD可变逻辑控制，这个做逻辑处理控制,小型的CPLD是没有中央处理器的,大型可以嵌入系统，功能在单片机之上,适合做大型的数据处理,逻辑控制。
其价格不便宜。
但是他和单片机有本质的区别。
例如单片机有内嵌外设AD，DA转换等，CPLD则需要通过控制其他外设IC。
要想诠释清楚,也非三言两语能道明，还是多看看书本吧学习可以以单片机为先，其次是FPGA，CPLD,DSP。
PLC比较简单，学会前面后面只要了解一周一般都会了一家之言，欢迎指证：DSP：数字信号处理器，处理器采用哈弗结构,工作频率较高，能大幅度提高数字信号处理算法的执行效率。
MCU：微控制器，主要用于控制系统，工作频率一般来说比DSP低,硬件上具有多个IO端口，同时也集成了多个外设，主要是便于在控制系统中的应用。
至于ARM处理器，个人认为是MCU的高级版本，ARM本身只是一个内核，目前已经有多个版本。
CPLD：复杂可编程逻辑器件FPGA：现场可编程门阵列后两者都是可编程器件，CPLD目前一半采用FLASH技术，而FPGA采用SRAM技术，这就决定了FPGA需要采用特定的配置技术。
同时FPGA的规模要比CPLD大得多，但CPLD应用起来相对要简单的多.DSP主要用做运算，如语音，图像等信号的运算处理，但基本不用做控制.MCU，FPGA，ARM主要用做控制,MCU低价低功耗，但门限很少,结构简单，不能实现复杂控制.ARM控制能力较强，但运算能力相对较弱。
FPGA与CPLD 总结
CPLD(complex programable logic device)复杂可编程逻辑器件FPGA（field programable gate array)现场可编程门阵列FPGA和CPLD的逻辑单元本身的结构与SPLD相似，即与阵列和可配置的输出宏单元组成。
FPGA逻辑单元是小单元，每个单元只有1-2个触发器，其输入变量通常只有几个因而采用查找表结构（PROM形式）这样的工艺结构占用的芯片面积小，速度高（通常只有1-2纳秒），每个芯片上能集成的单元数多，但逻辑单元功能弱。
如果想实现一个较复杂的功能，需要几个这样的单元组合才能完成（总延时是各个单元延时和互连延时的和），互连关系复杂。
CPLD中的逻辑单元是单元，通常其变量数约20-28个。
因为变量多，所以只能采用PAL结构。
由于这样的单元功能强大，一般的逻辑在单元内均可实现，因而其互连关系简单，一般通过集总总线既可实现。
电路的延时通常就是单元本身和集总总线的延时（通常在数纳秒至十几纳秒），但是同样集成规模的芯片中的触发器的数量少得多。
从上面分析可知道：小单元的FPGA较适合数据型系统，这种系统所需要的触发器数多，但是逻辑相对简单；大单元的CPLD较适合逻辑型系统，如控制器等，这种系统逻辑复杂，输入变量多，但触发器需求量相对较少。
反熔丝工艺只能一次性编程，EPROM EEPROM 和FLASH工艺可以反复的编程，但是他们一经编程片内逻辑就被固定。
他们都是只读型（ROM）编程，这类编程不仅可靠性较高还可以加密。
XILINX公司的FPGA芯片采用RAM型编程，相同集成规模的芯片中的触发器数目较多，功耗低，但是掉电后信息不能保存，必须与存储器联用。
每次上电时必须先对芯片配置，然后才能使用，这似乎是RAM型PLD的缺点，但是ROM型PLD中的编程信息在使用时是不能变化的，RAM型PLD却可以在工作时更换内容，实现不同的逻辑。
CPLD和FPGA的结构，性能对照：CPLD FPGA PROM集成规模：小（最大数万门）大（最高达百万门）单元粒度：大（PAL结构）小（PROM结构）互连方式：集总总线分段总线长线专用互连编程工艺：EPROM EEPROM FLASH SRAM编程类型：ROM RAM型须与存储器联用信息：固定可实时重构触发器数：少多单元功能：强弱速度：高低222222222222222222222222222222222222延迟：确定，可以预测不能确定不能预测功耗：高低加密性能：可加密不能加密适用场合：逻辑型系统数据型系统LCA（LOGIC CELL ARRAY）逻辑单元阵列CLB（CONFIGURABLE LOGIC BLOCK）可配置逻辑模块IOB（INPUT OUTOUT BLOCK）输入输出块Spartan-xl系列FPGA的主要特性SPARTAN-XL系列的FPGA具有低压，低功耗的特点。
CPLD和FPGA内部结构和原理
CPLD和FPGA内部结构和原理1.CPLD的内部结构和原理：CPLD中的主要组件是可编程逻辑单元（PLU），每个PLU中包含了多个可编程逻辑阵列（PLA），以及用于配置逻辑功能的多个存储器单元。
每个PLA都包含了输入寄存器、多个AND门和一个OR门。
当CPLD需要实现一些逻辑功能时，相关的逻辑门将被编程为特定的功能，并在PLU中通过可编程互连的方式连接起来。
此外，CPLD通常还包含时钟管理单元、输入/输出单元和可编程的信号延迟单元。
CPLD的工作原理如下：1) 配置：在设计过程中，使用者将所需逻辑功能转换为硬件描述语言（如VHDL或Verilog），然后通过设计工具将其编译为CPLD可接受的配置文件。
配置文件将存储在CPLD的非易失性存储器中（通常是闪存或EEPROM）。
2)启动：当CPLD上电时，其中的配置文件会被加载到可编程逻辑单元中，使CPLD实现所需的逻辑功能。
3)运行：一旦CPLD成功配置，它将按照配置文件中定义的逻辑功能来处理输入信号，并在输出端口提供相应的输出信号。
CPLD还可以通过重配置来支持动态更新设计，以满足不同的应用需求。
2.FPGA的内部结构和原理：FPGA由海量的可编程逻辑单元和可编程互连网络组成。
可编程逻辑单元由可编程逻辑阵列（Look-Up Table，LUT）和触发器组成，用于实现具体的逻辑功能。
可编程互连网络通过配置跨可编程逻辑单元的信号路径实现不同模块之间的连接。
FPGA的工作原理如下：1)配置：同样，设计者使用硬件描述语言编写逻辑功能描述，并通过设计工具将其编译为FPGA可接受的配置文件。
配置文件存储在FPGA的非易失性存储器中。
2)启动：当FPGA上电时，配置文件会被加载到FPGA的可编程逻辑单元和可编程互连网络中，以实现所需的逻辑功能。
3)运行：一旦FPGA成功配置，它将按照配置文件中定义的逻辑功能来处理输入信号，并在输出端口提供相应的输出信号。
FPGA还可以支持动态重配置，即在运行时重新配置FPGA以改变逻辑功能。
FPGA与CPLD编程语言
FPGA与CPLD编程语言FPGA（可编程逻辑门阵列）和CPLD（可编程逻辑器件）是现代数字电路设计中常用的两种可编程芯片。
它们通过使用编程语言来实现特定的功能和逻辑。
本文将介绍FPGA和CPLD的基本概念，并探讨在这两种芯片上使用的编程语言。
一、FPGA和CPLD的基本概念FPGA和CPLD是数字集成电路的一种，它们可以根据用户的需求和设计要求进行编程，并实现不同的逻辑功能。
FPGA拥有更大的可编程逻辑单元和更灵活的资源分配，使得它在复杂的应用场景下更具优势。
CPLD则相对较小，适用于较简单的逻辑设计。
FPGA和CPLD的核心结构都包含可编程逻辑单元，输入/输出引脚和内部信号线路。
逻辑单元是实现不同布尔逻辑运算的基本组成部分，包括与门、或门、非门等。
输入/输出引脚用于与其他电路或器件进行连接，而内部信号线路则负责连接不同的逻辑单元和输入/输出引脚。
二、FPGA和CPLD的编程语言1.硬件描述语言（HDL）硬件描述语言是一种专门用于描述数字电路结构和行为的编程语言。
它们可以描述各种逻辑门、寄存器、存储器和其他组件之间的连线和交互。
常用的硬件描述语言有VHDL（VHSIC硬件描述语言）和Verilog。
VHDL是一种结构化的硬件描述语言，使用描述性的方式来定义逻辑结构和行为。
它可以描述信号流和结构体等抽象概念，适用于系统级设计和数字电路的高层次描述。
Verilog是一种基于事件驱动的硬件描述语言，具有较高的仿真能力和设计灵活性。
它以模块化方式描述电路和系统，并支持递归实例化和并行语法，适用于协同设计和复杂电路的描述。
2.硬件描述语言（HDL）与编程语言结合除了使用传统的硬件描述语言，FPGA和CPLD编程还可以结合使用高级编程语言，如C语言和VHDL等。
这种结合方式可以更好地利用硬件资源和软件开发环境，提高设计效率和可维护性。
通过在硬件描述语言中嵌入高级编程语言代码，可以实现复杂的算法和数据处理功能，并提供方便的调试和测试手段。
CPLD在线加载技术介绍
CPLD在线加载技术浅谈在讨论CPLD在线加载技术之前，先来说下CPLD和FPGA两种逻辑器件的差异。
CPLD是complex programmable logic device的缩写，中文意思是：“复杂可编程逻辑设备”；FPGA是Field Programmable Gate Array，中文意思是：“现场可编程门阵列”。
虽然它们都是可编程的ASIC，有很多共同点，但是由于在结构上的本质差异，具有各自的特点，在用途上也有很大的差异。
1).CPLD主要是基于EEPROM或FLASH存储器的编程方式，编程次数可达1万次以上，该编程方式的优点是系统断电后编程信息不会丢失，所以，CPLD启动速度非常快，基本上上电就可以工作。
而FPGA大部分是基于SRAM编程的，编程信息在系统掉电时会丢失，每次上电时，都需要从器件外部的FLASH或EEPROM中存储的编程数据重现写入内部的SRAM中。
其有点是可以任意次编程，缺点是启动速度慢，需要CPU先启动，然后在CPU的控制下给FPGA加载编程信息。
2).CPLD内部乘法器资源丰富，比较适合完成各种算法和组合逻辑，通常用来扩展CPU的I/O接口。
而FPGA内部触发器资源丰富，更适合用于时序逻辑设计，通常用来模拟各种高速总线接口转换。
3).CPLD通过修改具有固定内连电路的逻辑功能来编程，而FPGA是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的连续式布线结构决定了它的时序延迟是均匀可预测的，而FPGA的分段式布线结构决定了其延迟是不可预测的。
4).FPGA的集成度比CPLD高，具有更复杂的布线结构和逻辑实现功能；CPLD 的功耗比FPGA大，而且集成度越高越明显；CPLD的保密性好，FPGA的保密性差。
随着FPGA技术的发展，未来的单板只要CPU+FPGA，另加一些外围器件就可以搞定了(FPGA可以模拟大部分专用IC器件)，真正实现硬件的软件化。
cpld和fpga的区别,cpld和fpga的优缺点
cpld 和fpga 的区别,cpld 和fpga 的优缺点
FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD 等可编程器件的基础上进一步发展的产物。
它是作
为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，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，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。
CPLD 和FPGA 的主要区别：
1、布线能力
CPLD 内连率高，不需要人工布局布线来优化速度和面积，较FPGA
更适合于EDA 芯片设计的可编程验证。
CPLD&FPGA比较
CPLD&FPGA性能分析比较在进行这次分析前，首先来一起认识下CPLD与FPGA。
Ⅰ.1) .什么是CPLD?CPLD发展历史及应用领域：20世纪70年代，最早的可编程逻辑器件--PLD诞生了。
其输出结构是可编程的逻辑宏单元，因为它的硬件结构设计可由软件完成（相当于房子盖好后人工设计局部室内结构），因而它的设计比纯硬件的数字电路具有很强的灵活性，但其过于简单的结构也使它们只能实现规模较小的电路。
为弥补PLD只能设计小规模电路这一缺陷，20世纪80年代中期，推出了复杂可编程逻辑器件--CPLD。
目前应用已深入网络、仪器仪表、汽车电子、数控机床、航天测控设备等方面。
2).器件特点：它具有编程灵活、集成度高、设计开发周期短、适用范围宽、开发工具先进、设计制造成本低、对设计者的硬件经验要求低、标准产品无需测试、保密性强、价格大众化等特点，可实现较大规模的电路设计，因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产(一般在10,000件以下)之中。
几乎所有应用中小规模通用数字集成电路的场合均可应用CPLD器件。
CPLD器件已成为电子产品不可缺少的组成部分，它的设计和应用成为电子工程师必备的一种技能。
3)如何使用：CPLD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。
这里以抢答器为例讲一下它的设计（装修）过程，即芯片的设计流程。
CPLD的工作大部分是在电脑上完成的。
打开集成开发软件(Altera公司Max+pluxII)→画原理图、写硬件描述语言（VHDL，Verilog）→编译→给出逻辑电路的输入激励信号，进行仿真，查看逻辑输出结果是否正确→进行管脚输入、输出锁定（7128的64个输入、输出管脚可根据需要设定）→生成代码→通过下载电缆将代码传送并存储在CPLD芯片中。
FPGA, DSP, CPLD区别
1）采用FPGA设计ASIC电路，用户不需要投片生产，就能得到合用的芯片。 --2）FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中
试样片。
3）FPGA内部有丰富的触发器和I／O引脚。
4）FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。
5) FPGA采用高速CHMOS工艺，功耗低，可以与CMOS、TTL电平兼容。
可以说，FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。
目前FPGA的品种很多，有XILINX公司的Virtex系列、TI公司的TPC系列、ALTERA公司的Stratix系列等。
FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的，因此，工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的
Blocks）所组合而成的。而各个逻辑方块均相似于一个简单的PLD元件（如22V10）。逻辑方块间的相互关系则由可变成的连线架
构，将整个逻辑电路合成而成。
常见的CPLD元件有Altera公司的Max5000及Max7000系列。Cypress的Max340及Flash370系列等，一般来说CPLD元件的可逻辑闸数
（3）片内具有快速RAM，通常可通过独立的数据总线在两块中同时访问；
（4）具有低开销或无开销循环及跳转的硬件支持；
（5）快速的中断处理和硬件I/O支持；
（6）具有在单周期内操作的多个硬件地址产生器；
（7）可以并行执行多个操作；
（8）支持流水线操作，使取指、译码和执行等操作可以重叠执行。
当然，与通用微处理器相比，DSP芯片的其他通用功能相对较弱些。
CPLD是Complex PLD的简称，顾名思义，其是一种较PLD为复杂的逻辑元件。CPLD是一种整合性较高的逻辑元件。由于具有高
CPLD和FPGA
• FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（Logic Cell Array)这样一个新概念，内部包括可配置逻 辑模块CLB（Configurable Logic Block)、 输入/输出模块IOB（Input Output Block)和 内部连线（Interconnect) 三个部分，FPGA 的基本特点如下： （1）采用FPGA设计ASIC电路，用户不需要 投片生产，就能得到可用的芯片。
图1-30 PIA信号布线到LAB的方式
2.1.3 I/O控制块
I/O单元是CPLD外部封装引脚和内部逻辑间的接口。 每个I/O单元对应一个封装引脚，对I/O单元编程，
可将引脚定义为输入、输出和双向功能。
到 内 部 可 编 程 连 线 区 到其他 I/O 单 元 输入缓冲 D2 输出缓冲驱 动 1 r 0 r 到其他 I/O 单元 M O E 摆率 控制 VCCIN
A1
A0 A0
F0
A1 F1
F1
F0
图1-15PAL结构：
图1-16 PAL的常用表示：
用PAL实现全加器
An Bn Cn
AnBnCn
“或”阵列 （固定）
AnBnCn
AnBnCn AnBnCn
AnBn
AnCn
Sn An BnCn An Bn Cn An Bn Cn An BnCn Cn1 An Bn AnCn BnCn
• FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置工 作状态的，因此工作时需要对片内的RAM进 行编程。掉电后，FPGA恢复成空白状态， 内部逻辑关系消失。因此FPGA能够反复使 用。 • FPGA的编程无须专用的FPGA编程器，只需 用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要 修改FPGA功能时，只需修改EPROM中的内容 即可。这样，同一片FPGA，不同的编程数 据，可以产生不同的电路功能。因此， FPGA 的使用非常灵活。
fpga cpld参考答案
fpga cpld参考答案FPGA和CPLD是现代数字电路设计中常用的可编程逻辑器件。
它们在电子工程领域中扮演着重要的角色，广泛应用于各种领域，如通信、嵌入式系统、计算机硬件等。
本文将介绍FPGA和CPLD的基本概念、特点以及应用，并提供一些参考答案来帮助读者更好地理解和应用这些器件。
FPGA，即现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array），是一种可编程逻辑器件，它由大量的逻辑门、存储单元和可编程互连资源组成。
与传统的专用集成电路（ASIC）相比，FPGA具有灵活性高、开发周期短的优势。
它可以通过编程来实现各种不同的数字电路功能，而无需进行物理上的改变。
这使得FPGA成为了快速原型设计、快速验证和低成本量产的理想选择。
CPLD，即复杂可编程逻辑器件（Complex Programmable Logic Device），与FPGA类似，也是一种可编程逻辑器件。
但与FPGA相比，CPLD规模较小，资源有限。
它由可编程的逻辑单元、触发器和互连资源组成。
CPLD适用于一些规模较小、逻辑较简单的应用场景，如时序逻辑控制、接口逻辑等。
FPGA和CPLD的特点使得它们在各种领域得到广泛应用。
在通信领域，FPGA和CPLD可以用于实现各种协议的解析、编解码、调制解调等功能。
在嵌入式系统中，FPGA和CPLD可以用于实现各种外设接口、时序控制、状态机等。
在计算机硬件领域，FPGA和CPLD可以用于实现高性能计算、逻辑仿真、硬件加速等。
接下来，我们将提供一些参考答案，帮助读者更好地理解和应用FPGA和CPLD。
1. FPGA和CPLD的主要区别是什么？FPGA和CPLD的主要区别在于规模和资源。
FPGA规模较大，资源丰富，适用于复杂的逻辑设计；而CPLD规模较小，资源有限，适用于简单的逻辑设计。
此外，FPGA的可编程互连资源更灵活，可以实现更复杂的互连结构；而CPLD的互连资源相对固定，适用于一些简单的逻辑互连。
分析CPLD与FPGA区别
分析CPLD与FPGA区别可编程逻辑器件主要包括FPGA 和CPLD，FPGA 是Field Programmable Gate Array 缩写，CPLD 是Complex Promrammable Logic Device 的缩写。
随着芯片技术的发展，CPLD 和FPGA 的概念已经模糊在一起，如Altera 和Lattice公司把小容量(小于2K 左右逻辑单元)非挥发的可编程器件归到CPLD 里，如Altera 的MAXII 系列和Lattice 的MACH XO 系列芯片，把基于SRAM 的FPGA 和FLASH 的储存单元做到一个芯片里面，以及跟传统的CPLD 不一样了。
那么CPLD 与FPGA 区别有哪些方面呢?我们一起来了解一下吧!1.CPLD 与FPGA 在结构方面的区别：CPLD 是粗粒结构，这意味著进出器件的路径经过较少的开关，相应地延迟也小。
因此，与等效的FPGA 相比，CPLD 可工作在更高的频率，具有更好的性能。
CPLD 的另一个好处是其软件编译快，因为其易于路由的结构使得布放设计任务更加容易执行。
FPGA 是细粒结构，这意味著每个单元间存在细粒延迟。
如果将少量的逻辑紧密排列在一起，FPGA 的速度相当快。
然而，随著设计密度的增加，信号不得不通过许多开关，路由延迟也快速增加，从而削弱了整体性能。
CPLD 的粗粒结构却能很好地适应这一设计布局的改变。
2.CPLD 与FPGA 在系统方面的区别：尽管FPGA 和CPLD 都是可编程ASIC 器件，有很多共同特点，但由于CPLD 和FPGA 结构上的差异，具有各自的特点:①CPLD 更适合完成各种算法和组合逻辑，FP GA 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。
FPGA与CPLD技术
FPGA与CPLD技术【FPGA与CPLD技术】在现代科技领域中，电子器件逐渐发展为了实现更高性能和更多功能的需求。
FPGA（现场可编程门阵列）和CPLD（复杂可编程逻辑器件）技术就是应对这一需求而应运而生的。
一、FPGA技术的应用FPGA是一类可现场编程的半导体芯片，其内部由逻辑单元、寄存器和可编程连线组成。
它具有灵活性高、易于调试、可动态重新配置等特点，因此广泛应用于不同的领域。
1. 通信领域：FPGA技术在通信领域中得到广泛应用。
它可用于实现高速数据传输、协议转换、信号处理等功能。
例如，FPGA可以被用于构建基站设备，实现无线网络的通信功能。
2. 图像与音频处理：FPGA技术在图像与音频处理方面发挥重要作用。
通过对FPGA的编程，可以实现图像的实时处理、特效增强、图像压缩等功能。
在音频领域，FPGA可以用于音频信号处理、音频编解码等应用。
3. 工业控制：FPGA可用于工业控制系统中，实现逻辑控制、数据采集和通信等功能。
它能够适应不同的工作环境和要求，如自动化生产线、机械控制等。
二、CPLD技术的特点和应用CPLD是另一种可编程逻辑器件，与FPGA相比具有一些独特的特点和应用。
1. 规模较小：相对于FPGA，CPLD的规模较小，通常适用于较简单的逻辑设计。
2. 响应速度快：CPLD的延迟时间相比FPGA较短，适合于对实时性要求较高的场合。
3. 低功耗：CPLD不需要硬件重新配置，因此功耗较低，适用于需要长时间运行的设备。
4. 应用领域：CPLD常用于电路板级和模块级设计，例如电源管理、时序控制等。
三、FPGA与CPLD技术的比较FPGA和CPLD在应用场景和性能方面存在一些区别。
1. 灵活性与复杂性：FPGA对于复杂逻辑的处理更加灵活，但CPLD更适合较简单逻辑的应用。
2. 面积与功耗：FPGA的逻辑单元规模较大，可以实现更复杂的功能，但功耗也相应较高。
而CPLD规模较小，功耗也相对较低。
3. 延迟时间：相比之下，CPLD的延迟时间较短，对于实时性要求较高的场景更加适用。
FPGA与CPLD的区别
FPGA与CPLD的区别系统的比较,与大家共享：尽管ＦＰＧＡ和ＣＰＬＤ都是可编程ＡＳＩＣ器件,有很多共同特点,但由于ＣＰＬＤ和ＦＰＧＡ结构上的差异,具有各自的特点:①ＣＰＬＤ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。
②ＣＰＬＤ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。
③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。
④ＦＰＧＡ的集成度比ＣＰＬＤ高,具有更复杂的布线结构和逻辑实现。
⑤ＣＰＬＤ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。
⑥ＣＰＬＤ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。
⑦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。
⑧ＣＰＬＤ保密性好,ＦＰＧＡ保密性差。
⑨一般情况下,ＣＰＬＤ的功耗要比ＦＰＧＡ大,且集成度越高越明显。
随著复杂可编程逻辑器件(CPLD)密度的提高,数字器件设计人员在进行大型设计时,既灵活又容易,而且产品可以很快进入市场。
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《CPLD和FPGA的区别》1).两者的区别:最大的区别，就是CPLD进行一次下载编程（写入操作）后，其逻辑门组合方式就保存下来，不管什么时候断电，通电，他都可以执行上一次的逻辑功能。
FPGA不能保存上次逻辑功能，断电后，FPGA就失去所有配置。
因此FPGA通常需要带一块配置芯片，在通电后，对FPGA进行重新配置，恢复功能（重配置需要时间，CPLD通电后，马上就可以执行相应逻辑）。
CPLD的擦写次数非常有限，经过100～1000次左右的反复擦写就报废了。
而FPGA可以反复擦写无限次（当然，实际上是有限的。
但是在通常使用中，就算你反复擦写，大概你挂了，它还没有挂）。
FPG的配置芯片擦写次数有限，而且常常只能烧写一次（OTP)。
CPLD的容量一般比较小，FPGA容量很大。
综合上面所有的情况，结论是这样的，你在学习阶段，或者开发阶段，最好使用FPGA，因为可以反复擦写，不对马上重新烧写。
只要不断电，你烧写下去的逻辑功能是一直可用的。
定型后可以使用CPLD，可以免去FPGA。
但是当你的配置容量非常大的时候，CPLD装不下，你又必须采用FPGA了，这个时候，在最后成品上需要加配置芯片（当然也用单片机模拟配置芯片，具体这个地方不介绍）。
市面上尤其是学校里面可以看到Xilinx公司或者Altera公司各种不同的开发板，其实只有两个大类，CPLD开发板和FPGA开发板。
尽管ＦＰＧＡ和ＣＰＬＤ都是可编程ＡＳＩＣ器件,有很多共同特点,但由于ＣＰＬＤ和ＦＰＧＡ结构上的差异,具有各自的特点:①ＣＰＬＤ更适合完成各种组合逻辑,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。
②ＣＰＬＤ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。
③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。
④ＦＰＧＡ的集成度比ＣＰＬＤ高,具有更复杂的布线结构和逻辑实现。
⑤ＣＰＬＤ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。
⑥ＣＰＬＤ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。
⑦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。
⑧ＣＰＬＤ保密性好,ＦＰＧＡ保密性差。
综合以上特点可以知道，CPLD可以实现的功能比较单一，适合纯组合逻辑。
因此在进行IC设计的原型验证或者设计中包含了复杂的协议处理，或者设计中使用大量的时序元件时一般选用FPGA器件。
也就是说FPGA可以适应当前技术发展中高密度集成的各种设计。
所以选择开发板尽量选择最新器件以及主流器件，行业发展太快，几年以前的芯片也就在学校可以找到而一般公司是不会使用也不会采购的。
2).用FPGA，还是用CPLD？随著复杂可编程逻辑器件(CPLD)密度的提高，数字器件设计人员在进行大型设计时，既灵活又容易，而且产品可以很快进入市场。
许多设计人员已经感受到CPLD容易使用、时序可预测和速度高等优点，然而，在过去由于受到CPLD密度的限制，他们只好转向FPGA和ASIC。
现在，设计人员可以体会到密度高达数十万门的CPLD所带来的好处。
CPLD结构在一个逻辑路径上采用1至16个乘积项，因而大型复杂设计的运行速度可以预测。
因此，原有设计的运行可以预测，也很可靠，而且修改设计也很容易。
CPLD在本质上很灵活、时序简单、路由性能极好，用户可以改变他们的设计同时保持引脚输出不变。
与FPGA相比，CPLD的I/O更多，尺寸更小。
如今，通信系统使用很多标准，必须根据客户的需要配置设备以支持不同的标准。
CPLD可让设备做出相应的调整以支持多种协议，并随著标准和协议的演变而改变功能。
这为系统设计人员带来很大的方便，因为在标准尚未完全成熟之前他们就可以著手进行硬件设计，然后再修改代码以满足最终标准的要求。
CPLD的速度和延迟特性比纯软件方案更好，它的NRE费用低於ASIC，更灵活，产品也可以更快入市。
CPLD可编程方案的优点如下：1、逻辑和存储器资源丰富(Cypress Delta39K200的RAM超过480 Kb)2、带冗余路由资源的灵活时序模型3、改变引脚输出很灵活4、可以装在系统上后重新编程5、I/O数目多6、具有可保证性能的集成存储器控制逻辑7、提供单片CPLD和可编程PHY方案由於有这些优点，设计建模成本低，可在设计过程的任一阶段添加设计或改变引脚输出，可以很快上市。
CPLD与FPGA有何区别？CPLD的密度范围很宽，可以用於最简单的逻辑设计，也可以用於很复杂的设计。
可以用它把逻辑、高性能多端口和FIFO存储器，以及用于要求严格的通信用SERDES集成在一起。
虽然CPLD与FPGA有许多共同之处，但两者有著本质的区别。
就像FPGA一样，设计人员也应当了解所用的CPLD结构，以便用最少的资源实现最好的性能。
本文以目前世界上最大的CPLD系列Cypress Delta39KTM系列高密度CPLD为例，介绍CPLD 的结构。
a.CPLD的结构：CPLD是属於粗粒结构的可编程逻辑器件。
它具有丰富的逻辑资源(即逻辑门与寄存器的比例高)和高度灵活的路由资源。
CPLD的路由是连接在一起的，而FPGA的路由是分割开的。
FPGA可能更灵活，但包括很多跳线，因此速度较CPLD慢。
CPLD以群阵列（array of clusters）的形式排列，由水平和垂直路由通道连接起来。
这些路由通道把信号送到器件的引脚上或者传进来，并且把CPLD内部的逻辑群连接起来。
CPLD之所以称作粗粒，是因为，与路由数量相比，逻辑群要大得到。
CPLD的逻辑群比FPGA的基本单元大得多，因此FPGA是细粒的。
CPLD的功能块CPLD最基本的单元是宏单元(见图1的左侧)。
一个宏单元包含一个寄存器(使用多达16个乘积项作为其输入)及其它有用特性。
因为每个宏单元用了16个乘积项，因此设计人员可部署大量的组合逻辑而不用增加额外的路径。
这就是为何CPLD被认为是“逻辑丰富”型的。
宏单元以逻辑模块的形式排列(LB)，每个逻辑模块由16个宏单元组成(见图1中间)。
宏单元执行一个AND操作，然后一个OR操作以实现组合逻辑。
每个逻辑群有8个逻辑模块，所有逻辑群都连接到同一个可编程互联矩阵。
每个群还包含两个单端口逻辑群存储器模块和一个多端口通道存储器模块。
前者每模块有8,192b存储器，后者包含4,096b专用通信存储器且可配置为单端口、多端口或带专用控制逻辑的FIFO。
b.CPLD有什麽好处？I/O数量多。
CPLD的好处之一是在给定的器件密度上可提供更多的I/O数，有时甚至高达70%。
时序模型简单，CPLD优于其它可编程结构之处在于它具有简单且可预测的时序模型。
这种简单的时序模型主要应归功于CPLD的粗粒度特性。
CPLD可在给定的时间内提供较宽的相等状态，而与路由无关。
这一能力是设计成功的关键，不但可加速初始设计工作，而且可加快设计调试过程。
c.粗粒CPLD结构的优点：CPLD是粗粒结构，这意味著进出器件的路径经过较少的开关，相应地延迟也小。
因此，与等效的FPGA相比，CPLD可工作在更高的频率，具有更好的性能。
CPLD的另一个好处是其软件编译快，因为其易于路由的结构使得布放设计任务更加容易执行。
细粒FPGA结构的优点FPGA是细粒结构，这意味著每个单元间存在细粒延迟。
如果将少量的逻辑紧密排列在一起，FPGA的速度相当快。
然而，随著设计密度的增加，信号不得不通过许多开关，路由延迟也快速增加，从而削弱了整体性能。
CPLD的粗粒结构却能很好地适应这一设计布局的改变。
灵活的输出引脚CPLD的粗粒结构和时序特性可预测，因此设计人员在设计流程的后期仍可以改变输出引脚，而时序仍保持不变。
d.CPLD中的嵌入式存储器：CPLD内置冗余高速通信存储器，其集成的FIFO和双端口控制逻辑可确保高速运行。
这使得用户的设计仅需较少的逻辑资源就可获得较高的性能。
有了集成的FIFO控制逻辑，用户就无须手工创建逻辑。
它还节省了设计人员的编程资源。
例如，CPLD的真正双端口RAM 包含专用仲裁逻辑。
当地址冲突发生时，这种逻辑就可提供仲裁功能，无须从可编程门创建仲裁逻辑。
CPLD还集成了带标识逻辑的FIFO。
对于那些需要大存储器的设计，较低密度的CPLD就可满足要求，成本也相应较低。
这显然在成本和功耗方面是一大优势。
e.为什么CPLD和FPGA需要不同的逻辑设计技巧？FPGA是细粒器件，其基本单元和路由结构都比CPLD的小。
FPGA是“寄存器丰富”型的(即其寄存器与逻辑门的比例高)，而CPLD正好相反，它是“逻辑丰富”型的。
很多设计人员偏爱CPLD是因为它简单易用和高速的优点。
CPLD更适合逻辑密集型应用，如状态机和地址解码器逻辑等。
而FPGA则更适用于CPU和DSP等寄存器密集型设计。
新的CPLD封装CPLD有多种密度和封装类型，包括单芯片自引导方案。
自引导方案在单个封装内集成了FLASH存储器和CPLD，无须外部引导单元，从而可降低设计复杂性并节省板空间。
在给定的封装尺寸内，有更高的器件密度共享引脚输出。
这就为设计人员提供了“放大”设计的便利，而无须更改板上的引脚输出。
CPLD的功耗与同样密度的FPGA相比，CPLD的待机功耗更低。
f.小结：许多设计人员都熟悉传统的PLD，并喜欢这种结构所固有的灵活性和易用性。
CPLD为ASIC和FPGA设计人员提供了一种很好的替代方案，可让他们以更简单、方便易用的结构实现其设计。
CPLD现已达到数十万门的密度，并可提供当今通信设计所需的高性能。
大于50万门的设计仍需ASIC和FPGA，但对于小型设计，CPLD不失为一个高性价比的替代方案。
但是FPGA也可以根据其内部包含的结构不同划分为粗颗粒器件，这是因为相对CPLD 其内部添加了FF单元，所以说有些文献或者资料上也认为FPGA是粗颗粒单元，并且在以后的发展趋势将会是继续发展粗颗粒单元。