คุณสมบัติของผลิตภัณฑ์

เอกสารและสื่อ

การจำแนกประเภทสิ่งแวดล้อมและการส่งออก

ซีรีส์ MAX™ CPLD

ซีรีส์อุปกรณ์ลอจิกเชิงโปรแกรม (CPLD) ที่ซับซ้อน Altera MAX™ มอบ CPLD ที่มีกำลังไฟต่ำที่สุดและต้นทุนต่ำที่สุดให้กับคุณตระกูล MAX V CPLD ตระกูลใหม่ล่าสุดในซีรีส์ CPLD มอบความคุ้มค่าที่ดีที่สุดในตลาดด้วยสถาปัตยกรรมที่ไม่ลบเลือนอันเป็นเอกลักษณ์และหนึ่งใน CPLD ความหนาแน่นที่ใหญ่ที่สุดในอุตสาหกรรม อุปกรณ์ MAX V มอบคุณสมบัติใหม่ที่แข็งแกร่งโดยใช้กำลังรวมที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับ CPLD ของคู่แข่งตระกูล MAX II CPLD ซึ่งใช้สถาปัตยกรรมที่ล้ำสมัยแบบเดียวกัน ให้พลังงานต่ำและต้นทุนต่อพิน I/O ต่ำMAX II CPLD เป็นอุปกรณ์ที่เปิดทันทีและไม่ลบเลือนซึ่งกำหนดเป้าหมายไปที่ตรรกะความหนาแน่นต่ำและแอปพลิเคชันแบบพกพาสำหรับวัตถุประสงค์ทั่วไป เช่น การออกแบบโทรศัพท์มือถือระบบเซลลูลาร์MAX IIZ CPLD ที่กำลังเป็นศูนย์มีข้อได้เปรียบแบบไม่ลบเลือนและเปิดทำงานทันทีแบบเดียวกับที่พบในตระกูล MAX II CPLD และใช้ได้กับฟังก์ชันที่หลากหลายผลิตด้วยกระบวนการ CMOS ขั้นสูง 0.30 µm กลุ่มผลิตภัณฑ์ MAX 3000A CPLD ที่ใช้ EEPROM ให้ความสามารถในการเปิดทันทีและมีความหนาแน่นตั้งแต่ 32 ถึง 512 มาโครเซลล์

MAX® V CPLD

Altera MAX® V CPLD มอบความคุ้มค่าที่ดีที่สุดในอุตสาหกรรมด้วยต้นทุนที่ต่ำและ CPLD ที่ใช้พลังงานต่ำ โดยนำเสนอคุณสมบัติใหม่ที่แข็งแกร่งโดยให้กำลังรวมที่ต่ำกว่าถึง 50% เมื่อเปรียบเทียบกับ CPLD ของคู่แข่งนอกจากนี้ Altera MAX V ยังมีสถาปัตยกรรมที่ไม่ลบเลือนอันเป็นเอกลักษณ์ และ CPLD ความหนาแน่นที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งในอุตสาหกรรมนอกจากนี้ MAX V ยังรวมฟังก์ชันต่างๆ มากมายที่ก่อนหน้านี้เป็นแบบภายนอก เช่น แฟลช, RAM, ออสซิลเลเตอร์ และลูปแบบล็อกเฟส และในหลายกรณี จะให้ I/O และตรรกะต่อรอยเท้าที่มากขึ้นในราคาเดียวกันกับ CPLD ที่แข่งขันกัน .MAX V ใช้เทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม โดยมีบรรจุภัณฑ์ขนาดเล็กเพียง 20 ตร.มม.MAX V CPLD ได้รับการสนับสนุนโดยซอฟต์แวร์ Quartus II® v.10.1 ซึ่งช่วยให้สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการทำงาน ส่งผลให้การจำลองเร็วขึ้น การนำบอร์ดเร็วขึ้น และการปิดกำหนดเวลาเร็วขึ้น

CPLD (อุปกรณ์ลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้เชิงซ้อน) คืออะไร

เทคโนโลยีสารสนเทศ อินเทอร์เน็ต และชิปอิเล็กทรอนิกส์เป็นรากฐานของยุคดิจิทัลสมัยใหม่เทคโนโลยีสมัยใหม่เกือบทั้งหมดเป็นผลมาจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ตั้งแต่อินเทอร์เน็ตและการสื่อสารเคลื่อนที่ไปจนถึงคอมพิวเตอร์และเซิร์ฟเวอร์อิเล็กทรอนิกส์เป็นสาขาที่กว้างใหญ่ด้วยสาขาย่อยมากมาย.บทความนี้จะสอนคุณเกี่ยวกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัลที่จำเป็นที่เรียกว่า CPLD (อุปกรณ์ลอจิกแบบตั้งโปรแกรมได้เชิงซ้อน)

วิวัฒนาการของอิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัล

อิเล็กทรอนิกส์เป็นสาขาที่ซับซ้อนซึ่งมีอุปกรณ์และส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์หลายพันรายการที่มีอยู่อย่างไรก็ตาม หากพูดโดยกว้าง อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะแบ่งออกเป็น 2 ประเภทหลักๆ ได้แก่อนาล็อกและดิจิตอล.

ในยุคแรกๆ ของเทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์ วงจรมีความคล้ายคลึงกัน เช่น เสียง แสง แรงดัน และกระแสอย่างไรก็ตาม วิศวกรอิเล็กทรอนิกส์พบว่าวงจรแอนะล็อกมีความซับซ้อนในการออกแบบสูงและมีราคาแพงความต้องการประสิทธิภาพที่รวดเร็วและเวลาหมุนเวียนที่รวดเร็วทำให้เกิดการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัลปัจจุบันอุปกรณ์คอมพิวเตอร์เกือบทุกเครื่องที่มีอยู่มีไอซีและโปรเซสเซอร์ดิจิทัลรวมอยู่ด้วยในโลกของอิเล็กทรอนิกส์ ระบบดิจิทัลได้เข้ามาแทนที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบอะนาล็อกอย่างสมบูรณ์แล้ว เนื่องจากมีต้นทุนที่ต่ำกว่า สัญญาณรบกวนต่ำ และดีกว่าความสมบูรณ์ของสัญญาณประสิทธิภาพที่เหนือกว่า และความซับซ้อนที่ต่ำกว่า

ต่างจากระดับข้อมูลที่ไม่มีที่สิ้นสุดในสัญญาณอะนาล็อก สัญญาณดิจิทัลประกอบด้วยสองระดับลอจิกเท่านั้น (1 วินาทีและ 0)

ประเภทของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัล

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัลในยุคแรกๆ ค่อนข้างเรียบง่ายและมีลอจิกเกตเพียงไม่กี่ตัวเท่านั้นอย่างไรก็ตาม เมื่อเวลาผ่านไป ความซับซ้อนของวงจรดิจิทัลเพิ่มขึ้น ความสามารถในการตั้งโปรแกรมจึงกลายเป็นคุณลักษณะสำคัญของอุปกรณ์ควบคุมดิจิทัลสมัยใหม่อุปกรณ์ดิจิทัลที่แตกต่างกันสองประเภทเกิดขึ้นเพื่อให้สามารถตั้งโปรแกรมได้ชั้นหนึ่งประกอบด้วยการออกแบบฮาร์ดแวร์แบบคงที่พร้อมซอฟต์แวร์ที่สามารถตั้งโปรแกรมใหม่ได้ตัวอย่างของอุปกรณ์ดังกล่าว ได้แก่ ไมโครคอนโทรลเลอร์และไมโครโปรเซสเซอร์อุปกรณ์ดิจิทัลประเภทที่สองมีฮาร์ดแวร์ที่กำหนดค่าใหม่ได้เพื่อให้ได้การออกแบบวงจรลอจิกที่ยืดหยุ่นตัวอย่างของอุปกรณ์ดังกล่าว ได้แก่ FPGA, SPLD และ CPLD

ชิปไมโครคอนโทรลเลอร์มีวงจรลอจิกดิจิทัลคงที่ซึ่งไม่สามารถแก้ไขได้อย่างไรก็ตาม ความสามารถในการตั้งโปรแกรมทำได้โดยการเปลี่ยนซอฟต์แวร์/เฟิร์มแวร์ที่ทำงานบนชิปไมโครคอนโทรลเลอร์ในทางตรงกันข้าม PLD (อุปกรณ์ลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้) ประกอบด้วยเซลล์ลอจิกหลายเซลล์ซึ่งสามารถกำหนดค่าการเชื่อมต่อระหว่างกันได้โดยใช้ HDL (ภาษาคำอธิบายฮาร์ดแวร์)ดังนั้นวงจรลอจิกจำนวนมากสามารถรับรู้ได้โดยใช้ PLDด้วยเหตุนี้ ประสิทธิภาพและความเร็วของ PLD โดยทั่วไปจึงเหนือกว่าไมโครคอนโทรลเลอร์และไมโครโปรเซสเซอร์PLD ยังช่วยให้นักออกแบบวงจรมีอิสระและความยืดหยุ่นในระดับที่มากขึ้น

วงจรรวมที่มีไว้สำหรับการควบคุมแบบดิจิทัลและการประมวลผลสัญญาณโดยทั่วไปประกอบด้วยตัวประมวลผล วงจรลอจิก และหน่วยความจำแต่ละโมดูลเหล่านี้สามารถรับรู้ได้โดยใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกัน

ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับ CPLD

ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น มี PLD (อุปกรณ์ลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้) หลายประเภท เช่น FPGA, CPLD และ SPLDความแตกต่างหลักระหว่างอุปกรณ์เหล่านี้อยู่ที่ความซับซ้อนของวงจรและจำนวนเซลล์ลอจิกที่มีอยู่โดยทั่วไป SPLD จะประกอบด้วยเกตไม่กี่ร้อยเกต ในขณะที่ CPLD ประกอบด้วยลอจิกเกตสองสามพันเกต

ในแง่ของความซับซ้อน CPLD (อุปกรณ์ลอจิกแบบตั้งโปรแกรมได้แบบซับซ้อน) อยู่ระหว่าง SPLD (อุปกรณ์ลอจิกแบบตั้งโปรแกรมอย่างง่าย) และ FPGA ดังนั้นจึงสืบทอดคุณสมบัติจากอุปกรณ์ทั้งสองนี้CPLD มีความซับซ้อนมากกว่า SPLD แต่ซับซ้อนน้อยกว่า FPGA

SPLD ที่ใช้มากที่สุด ได้แก่ PAL (อาเรย์ลอจิกแบบตั้งโปรแกรมได้), PLA (อาเรย์ลอจิกแบบตั้งโปรแกรมได้) และ GAL (อาเรย์ลอจิกทั่วไป)PLA ประกอบด้วยหนึ่งระนาบ AND และหนึ่งระนาบ ORโปรแกรมคำอธิบายฮาร์ดแวร์จะกำหนดการเชื่อมต่อโครงข่ายของระนาบเหล่านี้

PAL ค่อนข้างคล้ายกับ PLA อย่างไรก็ตาม มีระนาบที่ตั้งโปรแกรมได้เพียงระนาบเดียวแทนที่จะเป็นสองระนาบ (และระนาบ)การติดตั้งระนาบเดียวจะทำให้ความซับซ้อนของฮาร์ดแวร์ลดลงอย่างไรก็ตาม ผลประโยชน์นี้จะได้มาโดยแลกกับความยืดหยุ่น

สถาปัตยกรรม CPLD

CPLD ถือได้ว่าเป็นวิวัฒนาการของ PAL และประกอบด้วยโครงสร้าง PAL หลายโครงสร้างที่เรียกว่า Macrocellsในแพ็คเกจ CPLD พินอินพุตทั้งหมดจะพร้อมใช้งานสำหรับแต่ละมาโครเซลล์ ในขณะที่แต่ละมาโครเซลล์จะมีพินเอาต์พุตเฉพาะ

จากแผนภาพบล็อก เราจะเห็นว่า CPLD ประกอบด้วยมาโครเซลล์หรือบล็อกฟังก์ชันหลายรายการแมโครเซลล์เชื่อมต่อผ่านการเชื่อมต่อระหว่างกันที่ตั้งโปรแกรมได้ ซึ่งเรียกอีกอย่างว่า GIM (เมทริกซ์การเชื่อมต่อโครงข่ายทั่วโลก)ด้วยการกำหนดค่า GIM ใหม่ จึงสามารถรับรู้ถึงวงจรลอจิกที่แตกต่างกันได้CPLD โต้ตอบกับโลกภายนอกโดยใช้ I/O ดิจิทัล

ความแตกต่างระหว่าง CPLD และ FPGA

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา FPGA ได้รับความนิยมอย่างมากในการออกแบบระบบดิจิทัลที่ตั้งโปรแกรมได้มีความคล้ายคลึงและความแตกต่างระหว่าง CPLD และ FPGA หลายประการสำหรับความคล้ายคลึงกัน ทั้งสองเป็นอุปกรณ์ลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้ซึ่งประกอบด้วยอาร์เรย์เกตลอจิกอุปกรณ์ทั้งสองได้รับการตั้งโปรแกรมโดยใช้ HDL เช่น Verilog HDL หรือ VHDL

ความแตกต่างแรกระหว่าง CPLD และ FPGA อยู่ที่จำนวนเกตCPLD มีลอจิกเกตสองสามพันเกต ในขณะที่จำนวนเกตใน FPGA สามารถเข้าถึงหลายล้านเกตดังนั้นวงจรและระบบที่ซับซ้อนจึงสามารถรับรู้ได้โดยใช้ FPGAข้อเสียของความซับซ้อนนี้คือต้นทุนที่สูงกว่าดังนั้น CPLD จึงเหมาะสำหรับการใช้งานที่ซับซ้อนน้อยกว่า

ข้อแตกต่างที่สำคัญอีกประการระหว่างอุปกรณ์ทั้งสองนี้คือ CPLD มี EEPROM แบบไม่ลบเลือนในตัว (หน่วยความจำเข้าถึงโดยสุ่มที่ตั้งโปรแกรมได้แบบลบได้ด้วยไฟฟ้า) ในขณะที่ FPGA มีหน่วยความจำแบบลบเลือนด้วยเหตุนี้ CPLD จึงสามารถเก็บรักษาเนื้อหาไว้ได้แม้ว่าจะปิดเครื่องแล้วก็ตาม ในขณะที่ FPGA ไม่สามารถเก็บรักษาเนื้อหาไว้ได้นอกจากนี้ เนื่องจากหน่วยความจำแบบไม่ลบเลือนในตัว CPLD จึงสามารถเริ่มทำงานได้ทันทีหลังจากเปิดเครื่องในทางกลับกัน FPGA ส่วนใหญ่ต้องการบิตสตรีมจากหน่วยความจำแบบไม่ลบเลือนภายนอกเพื่อเริ่มต้นระบบ

ในแง่ของประสิทธิภาพ FPGA มีความล่าช้าในการประมวลผลสัญญาณที่คาดเดาไม่ได้เนื่องจากสถาปัตยกรรมที่ซับซ้อนสูงรวมกับการเขียนโปรแกรมที่ผู้ใช้กำหนดเองใน CPLD การหน่วงเวลาแบบพินต่อพินจะน้อยลงอย่างมากเนื่องจากสถาปัตยกรรมที่เรียบง่ายกว่าความล่าช้าในการประมวลผลสัญญาณถือเป็นข้อพิจารณาที่สำคัญในการออกแบบแอปพลิเคชันแบบเรียลไทม์ที่มีความสำคัญด้านความปลอดภัยและแบบฝัง

เนื่องจากความถี่ในการทำงานที่สูงขึ้นและการดำเนินการลอจิกที่ซับซ้อนมากขึ้น FPGA บางตัวอาจใช้พลังงานมากกว่า CPLDดังนั้น การจัดการระบายความร้อนจึงเป็นสิ่งสำคัญที่ต้องพิจารณาในระบบที่ใช้ FPGAด้วยเหตุนี้ ระบบที่ใช้ FPGA มักจะใช้แผงระบายความร้อนและพัดลมระบายความร้อน และต้องการแหล่งจ่ายไฟและเครือข่ายการกระจายที่ใหญ่และซับซ้อนมากขึ้น

จากมุมมองการรักษาความปลอดภัยของข้อมูล CPLD มีความปลอดภัยมากขึ้นเนื่องจากมีหน่วยความจำอยู่ภายในตัวชิปในทางตรงกันข้าม FPGA ส่วนใหญ่ต้องการหน่วยความจำแบบไม่ลบเลือนภายนอก ซึ่งอาจเป็นภัยคุกคามความปลอดภัยของข้อมูลได้แม้ว่าอัลกอริธึมการเข้ารหัสข้อมูลจะอยู่ใน FPGA แต่ CPLD ก็มีความปลอดภัยมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับ FPGA

การประยุกต์ใช้ CPLD

CPLD พบการใช้งานในวงจรควบคุมดิจิทัลและวงจรประมวลผลสัญญาณที่มีความซับซ้อนต่ำถึงปานกลางจำนวนมากแอปพลิเคชันที่สำคัญบางส่วน ได้แก่:

1. CPLD สามารถใช้เป็นบูตโหลดเดอร์สำหรับ FPGA และระบบที่ตั้งโปรแกรมได้อื่นๆ
2. CPLD มักใช้เป็นตัวถอดรหัสที่อยู่และเครื่องกำหนดสถานะแบบกำหนดเองในระบบดิจิทัล
3. เนื่องจากมีขนาดเล็กและใช้พลังงานต่ำ CPLD จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานแบบพกพาและมือถืออุปกรณ์ดิจิทัล
4. CPLD ยังใช้ในการใช้งานการควบคุมที่มีความสำคัญด้านความปลอดภัยอีกด้วย