《Altera可编程逻辑器件详解》
在现代电子设计领域,可编程逻辑器件(PLD)扮演着至关重要的角色,尤其是Altera公司的产品。PLD允许用户根据需求自定义逻辑功能,极大地提升了设计的灵活性和效率。本篇将深入探讨PLD的发展历程、主要类型、供应商、编程技术和具体应用。
PLD的发展可以追溯到20世纪70年代,从最初的PROM和PLA,经过PAL和GAL,到后来的FPGA和EPLD,技术不断进步,密度和速度逐年提升。例如,现在的PLD单片可以集成上千万个系统门,工作速度超过600MHz,线宽已达到28纳米,标志着我们已经进入了纳米技术时代。这些特性使得PLD在高集成度、高速度和高可靠性方面展现出优势,同时,ISP(In System Programming)技术的引入,使得器件能够在系统中进行编程,大大简化了设计流程。
在PLD供应商中,Altera和Xilinx是最具影响力的两家。Altera的代表产品包括MAX7000、FLEX10K、Stratix和Cyclone系列,其开发软件如Max plus II和Quartus II广泛使用。Xilinx作为FPGA的开创者,提供了XC9500、Coolrunner、Virtex等产品,并有Foundation和ISE作为开发工具。Lattice公司则以其ISP技术闻名,中小规模PLD和可编程模拟器件独具特色。
PLD的编程技术多样,包括熔丝和反熔丝编程、浮栅型电可写紫外线擦除编程、浮栅型电可写电擦除编程以及SRAM编程。每种技术都有其适用场景和优缺点,工程师可以根据实际需求选择合适的方式。
复杂可编程逻辑器件(CPLD)是PLD的一种,它由编程逻辑功能块和可编程互联矩阵组成,其中CPLD的基本结构包括可编程逻辑阵列宏单元、乘积项共享结构、多触发器机构和异步时钟。此外,CPLD还包括可编程I/O单元,它们作为内部信号与I/O引脚的接口,以及可编程内部连线,用于连接不同逻辑宏单元。
CPLD因其结构特点,特别适合于需要大量并行处理和固定功能的场合,如接口控制、协议转换和数字信号处理等。随着技术的进步,CPLD和FPGA(Field Programmable Gate Array)等PLD家族成员在通信、汽车电子、消费电子和航空航天等领域有着广泛的应用,持续推动着电子设计的创新和发展。
综上所述,Altera等公司的可编程逻辑器件不仅代表了电子设计的前沿技术,也为工程师提供了强大的设计平台,满足了日益复杂的系统需求,是现代电子系统不可或缺的一部分。随着技术的不断演进,PLD的应用领域还将进一步拓宽,为未来的科技发展注入更多可能。