什么是CPLD

CPLD(Complex Programmable Logic Device)是Complex PLD的简称,一种较PLD为复杂的逻辑元件。CPLD是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台,用原理图、硬件描述语言等方法,生成相应的目标文件,通过下载电缆(“在系统”编程)将代码传送到目标芯片中,实现设计的数字系统。

发展历史及应用领域:

20世纪70年代,最早的可编程逻辑器件--PLD诞生了。其输出结构是可编程的逻辑宏单元,因为它的硬件结构设计可由软件完成(相当于房子盖好后人工设计局部室内结构),因而它的设计比纯硬件的数字电路具有很强的灵活性,但其过于简单的结构也使它们只能实现规模较小的电路。为弥补PLD只能设计小规模电路这一缺陷,20世纪80年代中期,推出了复杂可编程逻辑器件--CPLD。目前应用已深入网络、仪器仪表、汽车电子、数控机床、航天测控设备等方面。

器件特点:

它具有编程灵活、集成度高、设计开发周期短、适用范围宽、开发工具先进、设计制造成本低、对设计者的硬件经验要求低、标准产品无需测试、保密性强、价格大众化等特点,可实现较大规模的电路设计,因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产(一般在10,000件以下)之中。几乎所有应用中小规模通用数字集成电路的场合均可应用CPLD器件。CPLD器件已成为电子产品不可缺少的组成部分,它的设计和应用成为电子工程师必备的一种技能。

如何使用:

CPLD是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台,用原理图、硬件描述语言等方法,生成相应的目标文件,通过下载电缆(“在系统”编程)将代码传送到目标芯片中,实现设计的数字系统。

这里以抢答器为例讲一下它的设计(装修)过程,即芯片的设计流程。CPLD的工作大部分是在电脑上完成的。打开集成开发软件(Altera公司 Max+pluxII)→画原理图、写硬件描述语言(VHDL,Verilog)→编译→给出逻辑电路的输入激励信号,进行仿真,查看逻辑输出结果是否正确→进行管脚输入、输出锁定(7128的64个输入、输出管脚可根据需要设定)→生成代码→通过下载电缆将代码传送并存储在CPLD芯片中。7128这块芯片各管脚已引出,将数码管、抢答开关、指示灯、蜂鸣器通过导线分别接到芯片板上,通电测试,当抢答开关按下,对应位的指示灯应当亮,答对以后,裁判给加分后,看此时数码显示加分结果是否正确,如发现有问题,可重新修改原理图或硬件描述语言,完善设计。设计好后,如批量生产,可直接复制其他CPLD芯片,即写入代码即可。如果要对芯片进行其它设计,比如进行交通灯设计,要重新画原理图、或写硬件描述语言,重复以上工作过程,完成设计。这种修改设计相当于将房屋进行了重新装修,这种装修对CPLD来说可进行上万次。

家庭成员:经过几十年的发展,许多公司都开发出了CPLD可编程逻辑器件。比较典型的就是Altera、Lattice、Xilinx世界三大权威公司的产品,这里给出常用芯片: Altera   EPM7128S  (PLCC84)

Lattice   LC4128V  (TQFP100)

Xilinx   XC95108 (PLCC84)

### CPLD 的定义 CPLD 是 Complex Programmable Logic Device 的缩写,中文名称为复杂可编程逻辑器件。它是一种用户可以根据需求自行构建逻辑功能的数字集成电路设备[^1]。 这种技术允许工程师通过集成开发软件平台,利用原理图输入法或者硬件描述语言(如 VHDL 或 Verilog HDL),生成对应的目标文件并将其下载到目标芯片中,从而实现特定的功能设计[^1]。 --- ### CPLD 的用途 CPLD 主要用于实现复杂的组合逻辑和时序逻辑电路。它的典型应用场景包括但不限于: - **小型控制单元的设计**:适用于需要快速响应的小型控制系统。 - **接口转换器**:能够灵活配置各种通信协议之间的数据传输。 - **嵌入式系统的辅助模块**:提供额外的逻辑处理能力来增强主处理器性能。 - **专用算法加速**:针对某些固定运算任务进行优化以提高效率。 由于其高密度特性以及相对较低的成本,在消费电子、工业自动化等领域得到了广泛应用。 --- ### 技术介绍 #### 开发流程概述 CPLD 的开发通常遵循如下过程: 1. 使用 EDA 工具绘制电路图或编写硬件描述语言程序; 2. 经过综合、适配等阶段完成编译操作; 3. 将最终生成位流加载至实际物理芯片内部存储区; 4. 测试验证所得到的结果是否满足预期要求。 此过程中涉及到的关键概念和技术要点有以下几个方面: - **硬件描述语言 (HDL)**: 常见的是 VHDL 和 Verilog HDL 这两类标准形式化表达方式用来精确描述数字系统行为特征及其结构组成关系[^2]。 - **全局时钟管理**: 对于 Xilinx 平台而言,存在多种专门服务于全局时钟分配网络元件比如 IBUFG、BUFG 等原始组件可供选用以便更好地支持大规模同步逻辑运作环境下的频率一致性保障需求[^3]。 以下是简单的 VHDL 实现计数器的例子作为参考: ```vhdl library IEEE; use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; entity Counter is Port ( clk : in STD_LOGIC; reset : in STD_LOGIC; count_out : out INTEGER range 0 to 9); end Counter; architecture Behavioral of Counter is begin process(clk,reset) variable temp_count : integer := 0; begin if(reset='1')then temp_count:=0; -- Reset counter value when active high signal detected. elsif(rising_edge(clk)) then if(temp_count<9)then temp_count := temp_count +1 ; else temp_count :=0 ;-- Wrap around after reaching maximum limit. end if; end if; count_out<=temp_count; end process; end Behavioral; ``` 该代码片段展示了如何创建一个基于上升沿触发的基本十进制加一循环计数器实例。 ---
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值