MCU里的可配置邏輯模塊 你會(huì )用嗎？
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概述
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/202410/464023.htm在現代電子設計中，靈活性和高效性是關(guān)鍵。微控制器如配備了 可配置邏輯模塊 (CLB) ，可以滿(mǎn)足了對片上數字邏輯的需求，無(wú)需使用外部邏輯芯片。這種高度靈活的邏輯單元，能夠在不增加額外硬件的情況下，實(shí)現復雜的邏輯功能, 從而節省BOM成本和PCB空間。
這一集，Microchip的專(zhuān)家會(huì )為我們詳細分享可配置邏輯模塊（CLB）如何在微控制器（MCU）上實(shí)現比以往更大規模的硬件數字邏輯設計成為可能，并且它還能夠在睡眠模式下運行，從而以極低的功耗進(jìn)行復雜的處理。
嘉賓介紹
吳濤 Tao Wu
MCU8產(chǎn)品部應用工程師
現于Microchip Technology Inc.（微芯科技公司）上海分公司任應用工程師。他于2022年加入Microchip，在嵌入式行業(yè)有著(zhù)2年的工作經(jīng)驗。吳濤在嵌入式產(chǎn)品方面，有著(zhù)豐富的研發(fā)及應用經(jīng)驗。他目前在Microchip負責8位單片機產(chǎn)品的應用。吳濤于2019年畢業(yè)于謝菲爾德大學(xué)，獲得電子電氣工程學(xué)士學(xué)位和計算機科學(xué)碩士學(xué)位。
什么是可配置邏輯模塊？
可配置邏輯模塊（CLB）是一種嵌入式邏輯單元，集成在微控制器或FPGA（現場(chǎng)可編程門(mén)陣列）中。它允許設計者通過(guò)軟件配置，實(shí)現特定的邏輯功能，而無(wú)需額外的硬件電路。這種靈活性使得CLB在各種應用中都能發(fā)揮重要作用，從簡(jiǎn)單的邏輯控制到復雜的信號處理。
CLB的主要特點(diǎn)
靈活性 ：CLB可以通過(guò)軟件進(jìn)行配置，適應不同的應用需求。設計者可以根據具體的項目需求，快速調整邏輯功能。
高效性 ：由于CLB集成在微控制器或FPGA中，減少了外部硬件的需求，從而降低了系統的復雜性和成本。
可重配置性 ：CLB可以在運行時(shí)進(jìn)行重新配置，使得系統能夠動(dòng)態(tài)適應不同的工作模式和條件。
低功耗 ：CLB的設計注重功耗優(yōu)化，適用于對能耗敏感的應用場(chǎng)景。
CLB的應用領(lǐng)域
工業(yè)自動(dòng)化 ：在工業(yè)控制系統中，CLB可以用于實(shí)現復雜的邏輯控制和信號處理，提高系統的響應速度和可靠性。
消費電子 ：在智能家居設備和可穿戴設備中，CLB可以實(shí)現靈活的邏輯控制，提升用戶(hù)體驗。
汽車(chē)電子 ：在汽車(chē)電子系統中，CLB可以用于實(shí)現實(shí)時(shí)信號處理和控制，提高車(chē)輛的安全性和性能。
通信系統 ：在通信設備中，CLB可以用于實(shí)現高速數據處理和傳輸，提高通信效率。
CLB的核心是32個(gè)互連的基本邏輯單元（BLEs）。每個(gè)BLE是一個(gè)4輸入查找表，也稱(chēng)為L(cháng)UTs，可以配置模擬各種邏輯門(mén)。輸入和輸出可以連接到MCU的其余部分。CLB還具有3位硬件計數器和邊緣檢測能力。
CLB外設包括16個(gè)輸入源，將CLB連接到外部信號，并提供32個(gè)CLBSWIN信號與CPU交互。CLBSWIN信號是不同信號路由進(jìn)入CLB進(jìn)行處理的路徑，并提供靈活性以根據應用程序的特定需求配置邏輯塊。此外，所有配置值都由原理圖合成器設置。
CLB可以包含多達32個(gè)基本邏輯單元，包括：
AND/OR/NAND/NOR門(mén)
緩沖器/反向緩沖器
D觸發(fā)器
JK觸發(fā)器
多路復用器
4輸入查找表（LUT）
可配置邏輯模塊能實(shí)現的功能
應用機會(huì )及用例探究
具有冗余配置的系統
具有安全預防措施的系統
空間敏感型應用
取代分立式邏輯芯片, CPLD, 低端FPGA, 應用中組合使用的MCU + CPLD/FPGA
CLB合成器
CLB合成器是一個(gè)用于配置CLB的集成工具。與其設置50多個(gè)寄存器，不如通過(guò)圖形化設計或編寫(xiě)Verilog代碼，該工具會(huì )將其轉換為CLB可以讀取的配置。在運行時(shí)，CLB比特流使用CRC模塊加載，以防止意外的配置更改。該工具集成在Microchip Code Configurator中，也可以作為獨立工具在 logic.microchip.com/clb 上使用。
PIC16F13145微控制器系列
憑借其專(zhuān)注的外設集，提供了一種有效的方法來(lái)實(shí)現基于硬件的解決方案。該設備系列引入了可配置邏輯模塊（CLB）外設，使用戶(hù)能夠在其應用中加入基于硬件的自定義邏輯。
結語(yǔ)
微芯科技的可配置邏輯模塊（CLB）為電子設計提供了強大的工具，能夠在不增加硬件復雜性的情況下，實(shí)現靈活、高效的邏輯功能。無(wú)論是在工業(yè)、消費電子、汽車(chē)還是通信領(lǐng)域，CLB都展現出了廣泛的應用前景。通過(guò)合理利用CLB，設計者可以大幅提升系統的性能和可靠性，為現代電子設計注入新的活力。
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小編的話(huà)
正如視頻所介紹的，MCU中的可配置邏輯模塊對數字邏輯設計具有多方面的價(jià)值。它們不僅提高了設計的靈活性和定制化程度，還優(yōu)化了系統性能與響應時(shí)間，簡(jiǎn)化了設計流程縮短開(kāi)發(fā)周期，同時(shí)還增強了系統的可升級性與可維護性。您對可配置邏輯模塊的應用和設計有哪些經(jīng)驗或疑問(wèn)？ 歡迎留言，分享交流！
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