可编程逻辑器件（PLD）的详细资料介绍
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2021-07-07
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什么是可编程逻辑器件 PLD？
[日期:2009-08-19 ] [来源:net 作者:未知] [字体：大 中 小] (投递新闻)
在数字电子系统领域,存在三种基本的器件类型：存储器、微处理器和逻辑器件。存储器用
来存储随机信息,如数据表或数据库的内容。微处理器执行软件指令来完成范围广泛的任务,
如运行字处理程序或视频游戏。逻辑器件提供特定的功能,包括器件与器件间的接口、数据
通信、信号处理、数据显示、时序和控制操作、以及系统运行所需要的所有其它功能。
固定逻辑与可编程逻辑
逻辑器件可分类两大类 - 固定逻辑器件和可编程逻辑器件。一如其名,固定逻辑器件中的电
路是永久性的,它们完成一种或一组功能 - 一旦制造完成,就无法改变。另一方面,可编程逻
辑器件（PLD）是能够为客户提供范围广泛的多种逻辑能力、特性、速度和电压特性的标
准成品部件 - 而且此类器件可在任何时间改变,从而完成许多种不同的功能。
对于固定逻辑器件,根据器件复杂性的不同,从设计、原型到最终生产所需要的时间可从数月
至一年多不等。而且,如果器件工作不合适,或者如果应用要求发生了变化,那么就必须开发
全 新的设计 。 设 计 和 验证固定逻辑 的 前 期 工 作需要大 量 的 “ 非 重发性工程成 本 ” ,或
NRE。NRE 表示在固定逻辑器件最终从芯片制造厂制造出来以前客户需要投入的所有成本,
这些成本包括工程资源、昂贵的软件设计工具、用来制造芯片不同金属层的昂贵光刻掩模
组,以及初始原型器件的生产成本。这些 NRE 成本可能从数十万美元至数百万美元。
对于可编程逻辑器件,设计人员可利用价格低廉的软件工具快速开发、仿真和测试其设计。
然后,可快速将设计编程到器件中,并立即在实际运行的电路中对设计进行测试。原型中使用
的 PLD 器件与正式生产最终设备（如网络路由器、DSL 调制解调器、DVD 播放器、或汽
车导航系统）时所使用的 PLD 完全相同。这样就没有了 NRE 成本,最终的设计也比采用定
制固定逻辑器件时完成得更快。
采用 PLD 的另一个关键优点是在设计阶段中客户可根据需要修改电路,直到对设计工作感
到满意为止。这是因为 PLD 基于可重写的存储器技术--要改变设计,只需要简单地对器件进
行重新编程。一旦设计完成,客户可立即投入生产,只需要利用最终软件设计文件简单地编程
所需要数量的 PLD 就可以了。
CPLD 和 FPGA
可编程逻辑器件的两种主要类型是现场可编程门阵列（FPGA）和复杂可编程逻辑器件
（CPLD）。在这两类可编程逻辑器件中 ,FPGA 提供了最高的逻辑密度、最丰富的特性和
最高的性能。现在最新的 FPGA 器件,如 Xilinx Virtex™系列中的部分器件,可提供八百
万"系统门"（相对逻辑密度）。这些先进的器件还提供诸如内建的硬连线处理器（如 IBM
Power PC）、大容量存储器、时钟管理系统等特性 ,并支持多种最新的超快速器件至器件
（device-to-device）信号技术。FPGA 被应用于范围广泛的应用中,从数据处理和存储,以及
到仪器仪表、电信和数字信号处理等。
与此相比,CPLD 提供的逻辑资源少得多 - 最高约 1 万门。但是,CPLD 提供了非常好的可预
测性,因此对于关键的控制应用非常理想。而且如 Xilinx CoolRunner™系列 CPLD 器件需
要的功耗极低,并且价格低廉,从而使其对于成本敏感的、电池供电的便携式应用（如移动电
话和数字手持助理）非常理想。
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