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: ① CPLD更适合完成各种组合逻辑,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。 ② CPLD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。 在电子设计自动化(EDA)和可编程逻辑器件(PLD)领域中,CPLD(Complex Programmable Logic Device)和FPGA(Field-Programmable Gate Array)是两种常见的器件,它们都属于可编程ASIC(Application-Specific Integrated Circuit)设备。尽管两者在应用上有许多相似之处,但它们在结构、性能和适用场景上存在着显著的区别。 CPLD更适合于处理组合逻辑任务。它的结构由多个功能相同的可编程逻辑阵列(PLA)组成,每个PLA包含若干乘积项,能够高效地实现逻辑函数。由于CPLD的结构相对简单,触发器数量有限,它在需要大量并行计算和快速响应的场合表现出色。而FPGA则更适用于时序逻辑,它拥有丰富的触发器资源,能构建复杂的时序电路,比如状态机和时钟同步系统。 CPLD的布线结构是连续式的,这意味着从输入到输出的延迟是均匀且可预测的,这对于对时序敏感的设计来说非常有利。相反,FPGA采用了分段式布线,导致延迟不一致,这在某些需要精确时序控制的应用中可能成为问题,但同时也提供了更大的灵活性,能适应各种复杂的布线需求。 在编程方面,FPGA通常比CPLD更为灵活。FPGA内部的可编程逻辑块(CLB)可以重新配置,允许用户自定义逻辑门的连接,实现各种复杂设计。而CPLD的编程主要是修改固定的内连电路,逻辑块之间的连接相对固定,虽然限制了复杂性,但简化了设计流程。 在集成度上,FPGA远超CPLD。FPGA拥有更复杂的布线结构和逻辑单元,可以实现更高密度的集成,适合大型、高性能的系统设计。而CPLD更适合于小型、低功耗的应用,例如接口控制、信号调理等。 在使用便利性上,CPLD通常被认为更加友好。它们的编程通常采用E2PROM或FASTFLASH技术,不需要外部存储器,简化了使用步骤。而FPGA通常基于SRAM编程,上电后需要从外部加载编程数据,增加了系统的复杂性,但同时也支持在系统编程和动态配置。 在安全性方面,CPLD的编程信息不易被篡改,保密性较好;而FPGA的SRAM编程方式使得其设计更容易被逆向工程。 CPLD和FPGA各有优缺点,选择哪种器件取决于具体的设计需求。CPLD在组合逻辑、确定性延迟和简单编程方面具有优势,适合对速度和一致性要求高的应用场景;而FPGA则在时序逻辑、灵活性和可扩展性上占优,是处理复杂逻辑和大规模集成的理想选择。在选择开发板时,应考虑最新的器件、主流技术以及足够大的系统等效门数,以确保学习和开发的知识与行业发展同步。
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