学习CPLD/FPGA 2

**CPLD/FPGA 学习精粹：深入探索 Altera 的 MAX7000 系列 CPLD** 在IT领域，尤其是电子工程与集成电路设计中，CPLD（复杂可编程逻辑器件）与FPGA（现场可编程门阵列）是不可或缺的关键技术。本文将重点解析Altera的MAX7000系列CPLD，这是一款基于EEPROM的可编程逻辑器件，以其强大的灵活性和可编程性，在电子系统设计中占据了一席之地。 ### MAX7000系列CPLD概述 MAX7000系列是基于第二代MAX结构，采用EEPROM作为存储介质的CPLD。该系列分为5.0V的MAX7000和5.0V的基于ISP（In-System Programming）的MAX7000S器件。其中，MAX7000S以其卓越的性能和广泛的封装选项，如PLCC、PGA、PQFP、RQFP和1.0mm的TQFP，成为了许多工程师的首选。 ### MAX7000S的结构特性 MAX7000S的内部结构复杂而精密，主要由以下几个关键组件构成： 1. **逻辑阵列块（LABs）**：这是MAX7000S的核心，每个LAB包含16个宏单元，多个LAB通过可编程连线阵列（PIA）和全局总线相互连接，形成一个高度集成的逻辑网络。 2. **宏单元（Macrocells）**：宏单元是实现时序逻辑和组合逻辑功能的基础，由逻辑阵列、乘积项选择矩阵和可编程触发器三个部分组成。每个宏单元可以独立配置为D、T、JK或SR触发器，以满足不同的设计需求。 3. **扩展乘积项**：为了处理更复杂的逻辑函数，MAX7000S提供了共享和并联扩展乘积项。共享扩展项利用未使用的乘积项增强LAB内的逻辑功能，而并联扩展项则直接为宏单元提供额外的乘积项，优化逻辑合成过程。 4. **可编程连线阵列（PIA）**：PIA负责连接不同的LAB和宏单元，实现灵活的信号路由，是实现CPLD高密度和高性能的关键。 5. **I/O控制块**：用于管理和控制芯片与外部系统的接口，包括时钟、异步清零和输出使能等全局控制信号。 ### MAX7000S的资源与性能 根据表3，MAX7000S系列CPLD提供了丰富的资源，如EPM7032S至EPM7256S型号分别拥有600至3750个可用门，32至192个宏单元，以及2至12个逻辑数组时钟。同时，表4显示了不同速度等级下的器件性能，例如，EPM7032S的速度等级从-5到-20不等，满足了从高速到低速的各种应用需求。 ### 结论 Altera的MAX7000系列CPLD，以其卓越的性能、丰富的资源和灵活的编程能力，为电子系统设计带来了前所未有的便利性和创新空间。无论是对于初学者还是资深工程师，掌握MAX7000系列CPLD的设计和应用，都将极大地提升他们在数字电路设计领域的专业技能和项目成功率。通过深入了解MAX7000S的结构特性与性能参数，工程师们可以更好地利用这一强大工具，创造出更加高效、稳定且功能丰富的电子系统。