ВВЕДЕНИЕ
CPLD (англ. complex programmable logic device — сложные программируемые логические устройства) содержат относительно крупные программируемые логические блоки — макроячейки (англ. macrocells), соединённые с внешними выводами и внутренними шинами. Функциональность CPLD кодируется в энергонезависимой памяти, поэтому нет необходимости их перепрограммировать при включении. Может применяться для расширения числа входов/выходов рядом с большими кристаллами, или для предобработки сигналов (например, контроллер COM-порта, USB, VGA).
FPGA (англ. field-programmable gate array) содержат блоки умножения-суммирования, которые широко применяются при обработке сигналов (DSP), а также логические элементы (как правило, на базе таблиц перекодировки — таблиц истинности) и их блоки коммутации. FPGA обычно используются для обработки сигналов, имеют больше логических элементов и более гибкую архитектуру, чем CPLD. Программа для FPGA хранится в распределённой памяти, которая может быть выполнена как на основе энергозависимых ячеек статического ОЗУ (подобные микросхемы производят, например, фирмы Xilinx и Altera) — в этом случае программа не сохраняется при исчезновении электропитания микросхемы, так и на основе энергонезависимых ячеек Flash-памяти или перемычек antifuse (такие микросхемы производит фирма Actel и Lattice Semiconductor) — в этих случаях программа сохраняется при исчезновении электропитания. Если программа хранится в энергозависимой памяти, то при каждом включении питания микросхемы необходимо заново конфигурировать её при помощи начального загрузчика, который может быть встроен и в саму FPGA. Альтернативой ПЛИС FPGA являются более медленные цифровые процессоры обработки сигналов. FPGA применяются также, как ускорители универсальных процессоров в суперкомпьютерах (например: Cray — XD1, SGI — Проект RASC).
В России микросхемы обоих типов принято называть ПЛИС — Программируемая Логическая Интегральная Схема. Основные отличия производителей устройств ПЛИС друг от друга заключается в архитектуре построения внутренних программируемых комбинационных схем, способом загрузки программирования ПЛИС, емкостью логических элементов, числом эквивалентных вентилей, технологии изготовления кристаллов, различные типы корпусов ПЛИС и т. д.
ПЛИС ФИРМЫ XILINX
Основные микросхемы ПЛИС из разряда FPGA фирмы - Spartan и Virtex (6 — последнее поколение). В таблице 1 приведены некоторые сравнительные характеристики этих ПЛИС.Таблица 1
| Свойство | Virtex-6 | Virtex5 | Spartan-6 | Ext Spartan-3A |
| Вентелей | до 760 000 | до 330 000 | до 150 000 | до 53 000 |
| Пользовательские I/O | до 1200 | до 1200 | до 576 | до 519 |
| Стандартные I/O | больше 40 | больше 40 | больше 40 | больше 20 |
| Технология синхронизации | PLL | DCM+PLL | DCM+PLL | DCM |
| Встроенная RAM | до 38 Mbits | до 18 Mbits | до 4.8 Mbits | до 1.8 Mbits |
| PCI Express® Technology | Gen 1, x8, hard; Gen 2, x8, hard | Gen 1, x8, hard; Gen 2, x8, hard | Gen 1, x1, hard | нет |
| MicroBlaze™ Soft Processor | да | да | да | да |
| Multi-Gigabit High Speed Serial | 6.5 Gbps, beyond 11 Gbps | 3.75 Gbps, 6.5 Gbps | 3.125 Gbps | Нет |
Xilinx производит микросхемы ПЛИС семейства FPGA:
- Spartan-6;
- Extended Spartan-3A;
- Spartan-3A DSP;
- Spartan-3AN;
- Spartan-3A;
- Spartan-3E;
- Spartan-3;
- Virtex-6;
- Virtex-5;
- Virtex-5Q;
- Virtex-5QV;
- Virtex-4;
- Virtex-4Q;
- Virtex-4QV;
- Virtex-II Pro;
- Virtex-II;
- Virtex-E EM;
- Virtex-E;
- Virtex;
Xilinx также выпускает микросхемы ПЛИС семейства CPLD:
- CoolRunner-II;
- CoolRunner XPLA3;
- XC9500;
- XC9500XL;
- XC9500XV.
Выбрать нужную для вашего проекта микросхему ПЛИС Вам помогут таблицы, которые можно скачать здесь — выбор ПЛИС ф. Xilinx. Среда разработки — ISE. Простое устройство программирования и конфигурирования микросхем можно сделать самому по схеме, указанной в приложении В.
ПЛИС ФИРМЫ ALTERA
Не менее популярны в нашей стране микросхемы ПЛИС фирмы. Как и их основной конкурент — Xilinx, Altera производит как FPGA, так и CPLD. К микросхемам FPGA фирмы Altera относятся такие семейства микросхем ПЛИС:
- Stratix V (E, GX, GS, GT);
- Stratix IV (E, GX, GT);
- Stratix III (L and E);
- Stratix II (and GX);
- Stratix (and GX);
- Arria V (GX and GT);
- Arria II (GX and GZ);
- Arria GX;
- Cyclone V (E, GX, GT);
- Cyclone IV (E and GX);
- Cyclone III (and LS);
- Cyclone II;
- Cyclone.
К микросхемам CPLD фирмы Altera относятся слидующие микросхемы ПЛИС:
- MAX V;
- MAX II (and G, Z);
- MAX 3000A.
Выбрать нужную для вашего проекта микросхему ПЛИС Вам помогут таблицы, которые можно скачать здесь — выбор ПЛИС ф. Altera.. Среда разработки — Quartus I. I. Простое устройство программирования и конфигурирования микросхем можно сделать самому по схеме, указанной в приложении A.
ПЛИС ФИРМЫ MICROSEMI (в прошлом ACTEL)
Микросхемы этой фирмы, позже остальных пришли на наш рынок. Тут большую роль сыграл запрет правительства США. Отличаются надежностью работы в специальных условиях (в т. ч. в космосе). Прожигаемые ПЛИС готовы к работе сразу при включении питания, т. е. не требуется время на загрузку конфигурации. Но для таких микросхем ПЛИС нужны специальные программаторы и кроме того, если прожиг пройдет неудачно, микросхему нужно выкидывать, уже ничего не исправишь. Также производит ПЛИС с загрузкой из flash.
Выбрать нужную для вашего проекта микросхему ПЛИС Вам помогут таблицы, которые можно скачать здесь — выбор ПЛИС ф. MICROSEMI. Среда разработки — Libero IDE. Простое устройство прожига микросхем не предусмотрено, нужен программатор.
mail@allhdl.ru