五大優(yōu)勢凸顯 可編程邏輯或?qū)⒊尸F(xiàn)快速增長

　　隨著半導體技術(shù)、計算機技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)控制領域已有翻天覆地的變化，亦在不斷的發(fā)展，正朝著新的技術(shù)發(fā)展。目前邏輯器件可分為兩大類 ：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，就無法改變；另一方面，可編程邏輯器件（PLD）是能夠為客戶提供范圍廣泛的多種邏輯容量、特性、速度和電壓參數(shù)的標準成品部件，而且此類器件可在任何時間改變，從而完成許多種不同的功能。

　　對于固定邏輯器件，根據(jù)器件復雜性不同，從設計、原型到最終生產(chǎn)所需要的時間可從數(shù)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，設計人員可利用價格低廉的軟件工具快速開發(fā)、仿真和測試其設計。然后，可快速將設計編程到器件中，并立即在實際運行的電路中對設計進行測試。原型中使用的PLD器件與正式生產(chǎn)最終設備時所使用的PLD完全相同。這樣就沒有了NRE成本，最終的設計也比采用定制固定邏輯器件時完成得更快。

　　PLD五大優(yōu)勢

　　固定邏輯器件和PLD各有自己的優(yōu)點。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，包括：

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

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

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

　　其四，允許客戶在需要時僅訂購所需要的數(shù)量，從而使客戶可控制庫存。采用固定邏輯器件的客戶經(jīng)常會面臨需要廢棄的過量庫存，而當對其產(chǎn)品的需求高漲時，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(xiàn)實。

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

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

　　CPLD與FPGA比較

　　可編程邏輯器件的兩種類型是現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）和復雜可編程邏輯器件（CPLD）。在這兩類可編程邏輯器件中，F(xiàn)PGA是在PAL、GAL、EPLD等可編程器件的基礎上進一步發(fā)展的產(chǎn)物。它是作為專用集成電路（ASIC）領域中的一種半定制電路而出現(xiàn)的，既解決了定制電路的不足，又克服了原有可編程器件門電路數(shù)有限的缺點。

　　FPGA采用了邏輯單元陣列 LCA這樣一個新概念，內(nèi)部包括可配置邏輯模塊CLB、輸出輸入模塊IOB和內(nèi)部連線三個部分。FPGA的基本特點主要有：

　　1）采用FPGA設計ASIC電路，用戶不需要投片生產(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(nèi)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、開發(fā)費用最低、風險最小的器件之一。

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

　　可以說，F(xiàn)PGA芯片是小批量系統(tǒng)提高系統(tǒng)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(nèi)RAM中的程序來設置其工作狀態(tài)的，因此，工作時需要對片內(nèi)的RAM進行編程?？梢愿鶕?jù)不同的配置模式，采用不同的編程方式。加電時，F(xiàn)PGA芯片將 EPROM中數(shù)據(jù)讀入片內(nèi)編程RAM中，配置完成后，F(xiàn)PGA進入工作狀態(tài)。掉電后，F(xiàn)PGA恢復成白片，內(nèi)部邏輯關(guān)系消失，因此，F(xiàn)PGA能夠反復使用。FPGA的編程無須專用的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，只需換一片EPROM即可。這樣，同一片F(xiàn)PGA，不同的編程數(shù)據(jù)，可以產(chǎn)生不同的電路功能。因此，F(xiàn)PGA的使用非常靈活。

　　FPGA有多種配置模式：并行主模式為一片F(xiàn)PGA加一片EPROM的方式；主從模式可以支持一片PROM編程多片F(xiàn)PGA；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，CPLD提供的邏輯資源少得多，最高約1萬門。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(jié)：

　　可編程邏輯的價值在于其縮短了電子產(chǎn)品制造商的開發(fā)周期以及幫助他們更快地將產(chǎn)品推向市場的能力。高性能FPGA現(xiàn)在已開始從采用最先進的標準單元技術(shù)制造的固定邏輯器件那兒贏得市場份額。根據(jù)半導體行業(yè)聯(lián)盟（SIA）提供的數(shù)據(jù)，可編程邏輯現(xiàn)在是半導體行業(yè)中增長最快的領域之一，PLD的銷售增長速度超過了整個半導體行業(yè)的平均銷售增長速度。