如何區(qū)分FPGA和CPLD？

如何區(qū)分CPLD或FPGA和哪一個更適合自己？這是一個老生常談的問題，尤其是學生和初學者。如果您也在這個問題上很迷茫，那么就請聽小編為您區(qū)分FPGA與CPLD。

CPLD

我們先來看看CPLD，在此以Xilinx CoolRunner-II為例。下圖是Xilinx CoolRunner-II的架構圖。

現(xiàn)在小編為您解釋一下上圖的內(nèi)容。

1.該CPLD具有從“功能塊1”到“功能塊n”開始的功能塊很少（在CoolRunner-II CPLD的情況下，此編號范圍為2到32）

2.每個功能塊的16行輸出進入AIM（高級互連矩陣），而40行信號從AIM輸入功能塊。

3.每個功能塊都有16個MacroCell（MC1到MC16）。

4.每個MacroCell都可以訪問來自I / O塊的16個信號

5.MacroCell的結構如下所示。每個宏單元包含1個觸發(fā)器和PLA陣列的產(chǎn)品和，用戶可以利用它來創(chuàng)建組合或順序邏輯。因此，CoolRunner-II CLPD（XC2C512）中可用的最大觸發(fā)器數(shù)量為512！（記住這個數(shù)字，我們將它與FPGA中的觸發(fā)器數(shù)量進行比較）

6.可以對AIM進行編程，以便根據(jù)需要互連信號。但正如我們在上面的第二個要點中看到的那樣，每個功能塊的信號數(shù)量都是有限的。

與PLA（programmable Logic Array，可編程邏輯陣列）相同，CPLD在每個宏單元中的邏輯功能通過JTAG上的系統(tǒng)編程（ISP）接口進行電氣編程。編程后，這些基于閃存的連接多年來一直保持不變。這為CPLD提供了“即時啟動”工作的獨特優(yōu)勢。也就是說，CPLD一上電就開始工作，因為程序通過ISP閃存燒入。但FPGA的情況不盡相同，我們后文再討論。

總結一下，我們可以說，在CPLD中，有幾百個功能塊（或邏輯塊），通常少于1000個，可由單個大型邏輯單元互連訪問。

FPGA

雖然制造商沒有公開發(fā)布確切的FPGA架構，但我們?nèi)匀豢梢垣@得更高級別的架構，這將有助于理解FPGA及其工作原理。讓我們先來看一下Xilinx的的高級示例。

在FPGA中，有許多可配置邏輯塊（Configurable Logic Block，CLB ）嵌入在可編程互連的“海洋”中。與CPLD的宏單元相比，這些CLB非常復雜，并且可以實現(xiàn)更復雜的邏輯功能。它們主要由查找表（LUT），多路復用器和觸發(fā)器組成。FPGA可以在單個器件中包含數(shù)百萬個CLB！數(shù)以百萬計的觸發(fā)器（Xilinx VU13P中約為345.6萬個觸發(fā)器），與Xilinx同廠性能最好的CPLD中的512個觸發(fā)器相比顯得非常龐大。邏輯門數(shù)量的巨大差異也決定了FPGA的用途。

如上圖所示，F(xiàn)PGA還具有用于各種功能的專用硬件，如RAM，高速串行收發(fā)器，數(shù)字信號處理（DSP）模塊，外部存儲器控制器，PLL和MMCM，PCIe等！就多種選擇和靈活性而言，CPLD與FPGA無法匹敵。

如前文所述，F(xiàn)PGA基于LUT。當FPGA上電時，器件始終為空白。存在稱為配置電路的特殊電路，其從外部ROM讀取配置數(shù)據(jù)，并根據(jù)外部ROM中存在的用戶設計來配置LUT。FPGA配置需要一些時間，F(xiàn)PGA將在配置加載完成后才開始工作。當然也有例外。一些制造商已經(jīng)提出內(nèi)置配置閃存的FPGA。即使在這種情況下，配置數(shù)據(jù)也沒有嵌入到結構中，并且仍然適用一些對時間的設置與配置。

CPLD與FPGA比較匯總

小編總結了一個表格，可以概括一下兩者的異同。

FPGA即使在運行時也可以改變電路結構?。ㄒ驗樗皇歉戮哂胁煌瑑?nèi)容的LUT的問題）這稱為部分重配置，當FPGA需要繼續(xù)運行設計并同時根據(jù)需要使用不同的設計更新它時非常有用。此功能廣泛用于加速計算。

CPLD和FPGA的用途區(qū)分

如果設計需要簡單的組合邏輯電路，無需進行太多更改，或者需要瞬時接通電路，那么CPLD是不錯的選擇。否則，對于大多數(shù)其他應用，F(xiàn)PGA通常是首選。有時您可以在設計案例中看到CPLD + FPGA的組合設計。在這些案例中，CPLD通常用于實現(xiàn)前面提到的簡單組合邏輯功能，并負責“引導”FPGA以及控制整個電路板的復位和引導順序。因此，根據(jù)應用程序，您可能需要在設計中使用它們。

隨著AI技術的發(fā)展，F(xiàn)PGA又一次站在了風口上——它以內(nèi)置龐大的邏輯門電路，合理的功耗，在GPU、ASIC之后，為AI從業(yè)者提供了一種更為靈活的算法實現(xiàn)方案。在此業(yè)態(tài)下，F(xiàn)PGA的發(fā)展也會給它的傳統(tǒng)應用領域——以高速通信為主的通信領域和以驅(qū)動組合邏輯芯片為主的LED顯示行業(yè)注入新的發(fā)展契機。