Productkenmerken

Documenten en media

Milieu- en exportclassificaties

MAX™ CPLD-serie

De Altera MAX™ serie complexe programmeerbare logische apparaten (CPLD) biedt u CPLD's met het laagste vermogen en de laagste kosten.MAX V CPLD-familie, de nieuwste familie in de CPLD-serie, biedt de beste waarde op de markt.Met een unieke, niet-vluchtige architectuur en een van de CPLD's met de grootste dichtheid in de sector, bieden MAX V-apparaten robuuste nieuwe functies bij een lager totaal vermogen vergeleken met concurrerende CPLD's.MAX II CPLD-familie, gebaseerd op dezelfde baanbrekende architectuur, levert laag vermogen en lage kosten per I/O-pin.MAX II CPLD's zijn instant-on, niet-vluchtige apparaten die zich richten op algemene logica en draagbare toepassingen met lage dichtheid, zoals het ontwerp van mobiele telefoons.Zero power MAX IIZ CPLD's bieden dezelfde niet-vluchtige, instant-on voordelen als de MAX II CPLD-familie en zijn toepasbaar op een breed scala aan functies.De op EEPROM gebaseerde MAX 3000A CPLD-familie is vervaardigd op basis van een geavanceerd 0,30-μm CMOS-proces en biedt instant-on-mogelijkheden en biedt dichtheden van 32 tot 512 macrocellen.

MAX® V CPLD's

Altera MAX® V CPLD's leveren de beste waarde in de sector op het gebied van goedkope CPLD's met laag vermogen en bieden robuuste nieuwe functies met een tot 50% lager totaal vermogen in vergelijking met concurrerende CPLD's.Altera MAX V beschikt ook over een unieke, niet-vluchtige architectuur en een van de CPLD's met de grootste dichtheid in de sector.Bovendien integreert de MAX V veel functies die voorheen extern waren, zoals flash, RAM, oscillatoren en fasevergrendelde lussen, en levert hij in veel gevallen meer I/O's en logica per voetafdruk tegen dezelfde prijs als concurrerende CPLD's .De MAX V maakt gebruik van groene verpakkingstechnologie, met verpakkingen zo klein als 20 mm2.MAX V CPLD's worden ondersteund door Quartus II® Software v.10.1, wat productiviteitsverbeteringen mogelijk maakt, wat resulteert in snellere simulatie, snellere board-up en snellere timingafsluiting.

Wat is een CPLD (Complex Programmable Logic Device)?

Informatietechnologie, internet en elektronische chips vormen de basis van het moderne digitale tijdperk.Bijna alle moderne technologieën danken hun bestaan ​​aan elektronica, van internet en mobiele communicatie tot computers en servers.Elektronica is een enorm vakgebiedveel onderafdelingen.In dit artikel leer je over een essentieel digitaal elektronisch apparaat dat bekend staat als CPLD (Complex Programmable Logic Device).

Evolutie van digitale elektronica

Elektronicais een complex veld met duizenden elektronische apparaten en componenten.Globaal gesproken vallen elektronische apparaten echter in twee hoofdcategorieën:analoog en digitaal.

In de begindagen van de elektronicatechnologie waren circuits analoog, zoals geluid, licht, spanning en stroom.Elektronica-ingenieurs kwamen er echter al snel achter dat analoge circuits zeer complex zijn om te ontwerpen en duur zijn.De vraag naar snelle prestaties en snelle doorlooptijden leidde tot de ontwikkeling van digitale elektronica.Tegenwoordig bevat bijna elk bestaand computerapparaat digitale IC's en processors.In de wereld van de elektronica hebben digitale systemen de analoge elektronica nu volledig vervangen vanwege hun lagere kosten, weinig ruis en betersignaalintegriteit, superieure prestaties en lagere complexiteit.

In tegenstelling tot een oneindig aantal dataniveaus in een analoog signaal, bestaat een digitaal signaal slechts uit twee logische niveaus (1s en 0s).

Soorten digitale elektronische apparaten

De vroege digitale elektronische apparaten waren vrij eenvoudig en bestonden slechts uit een handvol logische poorten.Na verloop van tijd nam de complexiteit van digitale circuits echter toe, waardoor programmeerbaarheid een belangrijk kenmerk werd van moderne digitale besturingsapparatuur.Er ontstonden twee verschillende klassen digitale apparaten om programmeerbaarheid te bieden.De eerste klasse bestond uit een vast hardwareontwerp met herprogrammeerbare software.Voorbeelden van dergelijke apparaten zijn microcontrollers en microprocessors.De tweede klasse digitale apparaten beschikte over herconfigureerbare hardware om een ​​flexibel logisch circuitontwerp te realiseren.Voorbeelden van dergelijke apparaten zijn FPGA's, SPLD's en CPLD's.

Een microcontrollerchip beschikt over een vast digitaal logisch circuit dat niet kan worden gewijzigd.Programmeerbaarheid wordt echter bereikt door de software/firmware te wijzigen die op de microcontrollerchip draait.Integendeel, een PLD (programmeerbaar logisch apparaat) bestaat uit meerdere logische cellen waarvan de onderlinge verbindingen kunnen worden geconfigureerd met behulp van een HDL (hardwarebeschrijvingstaal).Daarom kunnen veel logische circuits worden gerealiseerd met behulp van een PLD.Hierdoor zijn de prestaties en snelheid van PLD's over het algemeen superieur aan die van microcontrollers en microprocessors.PLD's bieden circuitontwerpers ook een grotere mate van vrijheid en flexibiliteit.

Geïntegreerde schakelingen bedoeld voor digitale besturing en signaalverwerking bestaan ​​doorgaans uit een processor, een logisch circuit en een geheugen.Elk van deze modules kan worden gerealiseerd met behulp van verschillende technologieën.

Inleiding tot CPLD

Zoals eerder besproken bestaan ​​er verschillende soorten PLD's (programmeerbare logische apparaten), zoals FPGA, CPLD en SPLD.Het belangrijkste verschil tussen deze apparaten ligt in de complexiteit van de schakeling en het aantal beschikbare logische cellen.Een SPLD bestaat doorgaans uit een paar honderd poorten, terwijl een CPLD uit een paar duizend logische poorten bestaat.

In termen van complexiteit ligt CPLD (complex programmable logic device) tussen SPLD (simple programmable logic device) en FPGA in en neemt dus kenmerken over van beide apparaten.CPLD's zijn complexer dan SPLD's, maar minder complex dan FPGA's.

De meest gebruikte SPLD's zijn PAL (programmable array logic), PLA (programmable logic array) en GAL (generic array logic).PLA bestaat uit één EN-vlak en één OF-vlak.Het hardwarebeschrijvingsprogramma definieert de onderlinge verbinding van deze vlakken.

PAL lijkt veel op PLA, maar er is slechts één programmeerbaar vlak in plaats van twee (AND-vlak).Door één vlak te repareren, wordt de hardwarecomplexiteit verminderd.Dit voordeel gaat echter ten koste van de flexibiliteit.

CPLD-architectuur

CPLD kan worden beschouwd als een evolutie van PAL en bestaat uit meerdere PAL-structuren die bekend staan ​​als macrocellen.In het CPLD-pakket zijn alle invoerpinnen beschikbaar voor elke macrocel, terwijl elke macrocel een speciale uitvoerpin heeft.

Uit het blokdiagram kunnen we zien dat een CPLD uit meerdere macrocellen of functieblokken bestaat.De macrocellen zijn verbonden via een programmeerbare interconnectie, ook wel GIM (global interconnection matrix) genoemd.Door de GIM opnieuw te configureren kunnen verschillende logische circuits worden gerealiseerd.CPLD's communiceren met de buitenwereld door gebruik te maken van digitale I/O's.

Verschil tussen CPLD en FPGA

De afgelopen jaren zijn FPGA's erg populair geworden bij het ontwerpen van programmeerbare digitale systemen.Er zijn veel overeenkomsten, maar ook verschillen tussen CPLD en FPGA.Wat de overeenkomsten betreft: beide zijn programmeerbare logische apparaten die bestaan ​​uit logische poortarrays.Beide apparaten zijn geprogrammeerd met behulp van HDL's zoals Verilog HDL of VHDL.

Het eerste verschil tussen CPLD en FPGA ligt in het aantal poorten.Een CPLD bevat een paar duizend logische poorten, terwijl het aantal poorten in een FPGA miljoenen kan bereiken.Daarom kunnen complexe circuits en systemen worden gerealiseerd met behulp van FPGA's.Het nadeel van deze complexiteit zijn hogere kosten.Daarom zijn CPLD's geschikter voor minder complexe toepassingen.

Een ander belangrijk verschil tussen deze twee apparaten is dat CPLD's beschikken over een ingebouwde niet-vluchtige EEPROM (elektrisch wisbaar programmeerbaar willekeurig toegankelijk geheugen), terwijl FPGA's over een vluchtig geheugen beschikken.Hierdoor kan een CPLD de inhoud behouden, zelfs als deze is uitgeschakeld, terwijl een FPGA de inhoud niet kan behouden.Bovendien kan een CPLD, dankzij het ingebouwde niet-vluchtige geheugen, onmiddellijk na het opstarten in werking treden.De meeste FPGA's hebben daarentegen een bitstroom van een extern niet-vluchtig geheugen nodig om op te starten.

Wat de prestaties betreft, hebben FPGA's een onvoorspelbare signaalverwerkingsvertraging vanwege de zeer complexe architectuur in combinatie met de aangepaste programmering van de gebruiker.Bij CPLD's is de pin-to-pin-vertraging aanzienlijk kleiner vanwege de eenvoudigere architectuur.De signaalverwerkingsvertraging is een belangrijke overweging bij het ontwerp van veiligheidskritische en ingebedde real-time toepassingen.

Vanwege hogere werkfrequenties en complexere logische bewerkingen kunnen sommige FPGA's meer stroom verbruiken dan CPLD's.Thermisch beheer is dus een belangrijke overweging in op FPGA gebaseerde systemen.Om deze reden maken FPGA-gebaseerde systemen vaak gebruik van koellichamen en koelventilatoren en hebben ze grotere, complexere voedingen en distributienetwerken nodig.

Vanuit het oogpunt van informatiebeveiliging zijn CPLD's veiliger omdat het geheugen in de chip zelf is ingebouwd.Integendeel, de meeste FPGA's vereisen extern niet-vluchtig geheugen, wat een bedreiging voor de gegevensbeveiliging kan vormen.Hoewel er algoritmen voor gegevensversleuteling in FPGA's zitten, zijn CPLD's inherent veiliger in vergelijking met FPGA's.

Toepassingen van CPLD

CPLD's vinden hun toepassing in veel digitale besturings- en signaalverwerkingscircuits met een lage tot gemiddelde complexiteit.Enkele van de belangrijke toepassingen zijn onder meer:

1. CPLD's kunnen worden gebruikt als bootloaders voor FPGA's en andere programmeerbare systemen.
2. CPLD's worden vaak gebruikt als adresdecoders en aangepaste statusmachines in digitale systemen.
3. Vanwege hun kleine formaat en lage stroomverbruik zijn CPLD's ideaal voor gebruik in draagbare enhandzaamdigitale apparaten.
4. CPLD's worden ook gebruikt in veiligheidskritische besturingstoepassingen.