五大優(yōu)勢凸顯 可編程邏輯或將呈現快速增長(cháng)

　　隨著(zhù)半導體技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)控制領(lǐng)域已有翻天覆地的變化，亦在不斷的發(fā)展，正朝著(zhù)新的技術(shù)發(fā)展。目前邏輯器件可分為兩大類(lèi) ：固定邏輯器件和可編程邏輯器件：固定邏輯器件中的電路是永久性的，它們完成一種或一組功能 ，一旦制造完成，就無(wú)法改變；另一方面，可編程邏輯器件（PLD）是能夠為客戶(hù)提供范圍廣泛的多種邏輯容量、特性、速度和電壓參數的標準成品部件，而且此類(lèi)器件可在任何時(shí)間改變，從而完成許多種不同的功能。

　　對于固定邏輯器件，根據器件復雜性不同，從設計、原型到最終生產(chǎn)所需要的時(shí)間可從數月至一年多不等。如果器件工作不合適，或者如果應用要求發(fā)生了變化，那么就必須開(kāi)發(fā)全新的設計。設計和驗證固定邏輯的前期工作需要大量的 NRE成本。

　　對于可編程邏輯器件，設計人員可利用價(jià)格低廉的軟件工具快速開(kāi)發(fā)、仿真和測試其設計。然后，可快速將設計編程到器件中，并立即在實(shí)際運行的電路中對設計進(jìn)行測試。原型中使用的PLD器件與正式生產(chǎn)最終設備時(shí)所使用的PLD完全相同。這樣就沒(méi)有了NRE成本，最終的設計也比采用定制固定邏輯器件時(shí)完成得更快。

　　PLD五大優(yōu)勢

　　固定邏輯器件和PLD各有自己的優(yōu)點(diǎn)。例如，固定邏輯器件經(jīng)常更適合大批量應用，因為它們可更為經(jīng)濟地大批量生產(chǎn)。對一些需要極高性能的應用，固定邏輯也可能是最佳的選擇。然而，可編程邏輯器件提供了一些優(yōu)于固定邏輯器件的重要優(yōu)點(diǎn)，包括：

　　其一 ，在設計過(guò)程中為客戶(hù)提供了更大的靈活性，因為對于PLD來(lái)說(shuō)，設計反復只需要簡(jiǎn)單地改變編程文件就可以了，而且設計改變的結果可立即在工作器件中看到。

　　其二，不需要漫長(cháng)的前導時(shí)間來(lái)制造原型或正式產(chǎn)品，PLD器件已經(jīng)放在分銷(xiāo)商的貨架上并可隨時(shí)付運。

　　其三，不需要客戶(hù)支付高昂的NRE成本和購買(mǎi)昂貴的掩膜組。PLD供應商在設計其可編程器件時(shí)已經(jīng)支付了這些成本，并且可通過(guò)PLD產(chǎn)品線(xiàn)延續多年的生命期來(lái)分攤這些成本。

　　其四，允許客戶(hù)在需要時(shí)僅訂購所需要的數量，從而使客戶(hù)可控制庫存。采用固定邏輯器件的客戶(hù)經(jīng)常會(huì )面臨需要廢棄的過(guò)量庫存，而當對其產(chǎn)品的需求高漲時(shí)，他們又可能為器件短缺所苦，并且不得不面對生產(chǎn)延遲的現實(shí)。

　　其五，PLD甚至在設備付運到客戶(hù)那兒以后還可以重新編程。事實(shí)上，由于有了可編程邏輯器件，一些設備制造商現在正在嘗試為已經(jīng)安裝在現場(chǎng)的產(chǎn)品增加新功能或者進(jìn)行升級。要實(shí)現這一點(diǎn)，只需要通過(guò)因特網(wǎng)將新的編程文件上載到PLD就可以在系統中創(chuàng )建出新的硬件邏輯。

　　同樣重要的是，PLD現在有越來(lái)越多的核心技術(shù)（IP）庫的支持，用戶(hù)可利用這些預定義和預測試的軟件模塊在PLD內迅速實(shí)現系統功能。IP核心包括從復雜數字信號處理算法和存儲器控制器直到總線(xiàn)接口和成熟的軟件微處理器在內的一切。此類(lèi)IP核心為客戶(hù)節約了大量時(shí)間和費用 。

　　CPLD與FPGA比較

　　可編程邏輯器件的兩種類(lèi)型是現場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）和復雜可編程邏輯器件（CPLD）。在這兩類(lèi)可編程邏輯器件中，FPGA是在PAL、GAL、EPLD等可編程器件的基礎上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專(zhuān)用集成電路（ASIC）領(lǐng)域中的一種半定制電路而出現的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門(mén)電路數有限的缺點(diǎn)。

　　FPGA采用了邏輯單元陣列 LCA這樣一個(gè)新概念，內部包括可配置邏輯模塊CLB、輸出輸入模塊IOB和內部連線(xiàn)三個(gè)部分。FPGA的基本特點(diǎn)主要有：

　　1）采用FPGA設計ASIC電路，用戶(hù)不需要投片生產(chǎn)，就能得到合用的芯片。

　　2）FPGA可做其它全定制或半定制ASIC電路的中試樣片。

　　3）FPGA內部有豐富的觸發(fā)器和I／O引腳。

　　4）FPGA是ASIC電路中設計周期最短、開(kāi)發(fā)費用最低、風(fēng)險最小的器件之一。

　　5） FPGA采用高速CHMOS工藝，功耗低，可以與CMOS、TTL電平兼容。

　　可以說(shuō)，FPGA芯片是小批量系統提高系統集成度、可靠性的最佳選擇之一。目前FPGA的品種很多，有XILINX的XC系列、ALTERA公司的FIEX系列以及京微雅格的CME-M系列等。

　　FPGA是由存放在片內RAM中的程序來(lái)設置其工作狀態(tài)的，因此，工作時(shí)需要對片內的RAM進(jìn)行編程?？梢愿鶕煌呐渲媚Ｊ?，采用不同的編程方式。加電時(shí)，FPGA芯片將 EPROM中數據讀入片內編程RAM中，配置完成后，FPGA進(jìn)入工作狀態(tài)。掉電后，FPGA恢復成白片，內部邏輯關(guān)系消失，因此，FPGA能夠反復使用。FPGA的編程無(wú)須專(zhuān)用的FPGA編程器，只須用通用的EPROM、PROM編程器即可。當需要修改FPGA功能時(shí)，只需換一片EPROM即可。這樣，同一片FPGA，不同的編程數據，可以產(chǎn)生不同的電路功能。因此，FPGA的使用非常靈活。

　　FPGA有多種配置模式：并行主模式為一片FPGA加一片EPROM的方式；主從模式可以支持一片PROM編程多片FPGA；串行模式可以采用串行PROM編程FPGA；外設模式可以將FPGA作為微處理器的外設，由微處理器對其編程。

　　與此同時(shí)，CPLD提供的邏輯資源少得多，最高約1萬(wàn)門(mén)。但是，CPLD提供了非常好的可預測性，因此對于關(guān)鍵的控制應用非常理想。而且CPLD器件需要的功耗極低，并且價(jià)格低廉，從而使其對于成本敏感的、電池供電的便攜式應用非常理想。

　　總結：

　　可編程邏輯的價(jià)值在于其縮短了電子產(chǎn)品制造商的開(kāi)發(fā)周期以及幫助他們更快地將產(chǎn)品推向市場(chǎng)的能力。高性能FPGA現在已開(kāi)始從采用最先進(jìn)的標準單元技術(shù)制造的固定邏輯器件那兒贏(yíng)得市場(chǎng)份額。根據半導體行業(yè)聯(lián)盟（SIA）提供的數據，可編程邏輯現在是半導體行業(yè)中增長(cháng)最快的領(lǐng)域之一，PLD的銷(xiāo)售增長(cháng)速度超過(guò)了整個(gè)半導體行業(yè)的平均銷(xiāo)售增長(cháng)速度。