در 2024/12/29 5,232

CPLD توضیح داد: راهنمایی برای دستگاه های منطقی قابل برنامه ریزی

در دنیای پویا از طراحی الکترونیکی ، دستگاه های منطق قابل برنامه ریزی پیچیده (CPLD) به عنوان ابزارهای همه کاره ، یکپارچه بودن سازگاری ، دقت و کارآیی را در هم می آمیزند.این دستگاه ها با معرفی سلولهای ماکرو قابل برنامه ریزی و یک ماتریس اتصال غالب ، طراحی مدار را متحول کردند و امکان ایجاد توابع منطقی پیچیده با قابلیت اطمینان قابل توجه را فراهم می آورد.از آغاز آنها در دهه 1980 گرفته تا نقش اصلی آنها در صنایع مدرن مانند شبکه سازی ، خودرو و هوافضا ، CPLD ها برای شما به دنبال انعطاف پذیری و عملکرد هستند.این مقاله به سفر CPLD ها ، ویژگی های متمایز آنها ، کاربردهای عملی و روش های برنامه نویسی که آنها را به یک سنگ بنای در طراحی منطق دیجیتال تبدیل می کند ، حفر می شود.

کاتالوگ

نمای کلی CPLD

در درون سلطه دستگاه های منطقی قابل برنامه ریزی پیچیده (CPLD) ، یک ملیله پیشرفته از سلولهای کلان منطق قابل برنامه ریزی را کشف می کند ، که از طریق یک ماتریس اتصال غالب در هم تنیده شده است.این خطوط واحد ماکرو سلول (MC) و ورودی/خروجی (I/O) به شما امکان می دهد مدارهای ماهرانه را طراحی کنید و ساختارها را برای عملکردهای منحصر به فرد پیکربندی کنید.بر خلاف دستگاه هایی که توسط زمان اتصال پیچیده آنها گیج شده اند ، CPLD ها از سیم های فلزی غیر منقول استفاده می کنند.این ویژگی یک رفتار ساعت سازگار و قابل پیش بینی را به آنها می بخشد و پیش بینی های زمان بندی را قابل اطمینان تر و دقیق تر می کند.

سفر و استفاده

دهه 1970 ظهور دستگاه های منطقی قابل برنامه ریزی (PLDS) را نشان داد و حرکت به سمت واحدهای کلان قابل برنامه ریزی را تقویت کرد.این تغییر انعطاف پذیری طراحی کافی را به وجود آورد و آنها را از مدارهای دیجیتالی استاتیک جدا کرد ، اگرچه ابزار آنها در ابتدا به مدارهای ساده تر محدود می شد.ظهور CPLD ها در اواسط دهه 1980 باعث انقلابی در این چشم انداز شد و راه را برای طرح های پیچیده مدار هموار کرد.از آن زمان ، آنها خود را در پارچه صنایعی مانند شبکه ، الکترونیک خودرو ، ماشینکاری CNC و سیستم های هوافضا بافته اند.شما می توانید در مورد نحوه ساده سازی فرآیندهای CPLD که زمانی خواستار کار دقیق دستی بودند ، یادآوری کنید و یک جهش قابل توجه در کارآیی را نشان می دهد.

خصوصیات متمایز CPLD

CPLD ها خود را از طریق برنامه نویسی سازگار ، ادغام گسترده ، قابلیت های توسعه سریع و کاربرد گسترده ، همراه با هزینه های تولید اقتصادی ، متمایز می کنند.آنها برای کسانی که حداقل تجربه سخت افزاری دارند ، جذاب هستند و به عنوان محصولات قابل اعتماد و ایمن خدمت می کنند که نیازی به آزمایش جامع ندارند.CPLD ها به عنوان گواهی بر قدرت آنها در طرح های مدار بزرگ ، نقش مهمی در توسعه نمونه اولیه دارند و در زیر 10،000 واحد اجرا می شوند و صلاحیت مفیدی را برای شما نشان می دهند.مهارتی که CPLD ها با آن در حال تحول در مورد پروژه هستند ، غالباً از آنها قدردانی می کند ، با تأکید بر تطبیق پذیری واقعی آنها در محیط های پویا.

روشهای کاربردی

این مدارهای یکپارچه به شما امکان می دهد با استفاده از زبانهای Schematics و Hardware توضیحات سخت افزاری در سیستم عامل های توسعه ، عملکردهای منطقی متناسب با نیازهای آنها را توضیح دهید.به عنوان مثال ، در طراحی یک دستگاه پاسخگو ، طرحواره ها و توضیحات سخت افزاری بر روی رایانه تهیه و گردآوری می شود.با استفاده از کابل بارگیری ، کد برای برنامه نویسی در سیستم به CPLD منتقل می شود ، که شامل آزمایش ، عیب یابی و تقویت طرح ها است.طرح های با موفقیت با موفقیت با تکرار تراشه های CPLD تولید می شوند.در پروژه هایی مانند سیستم های چراغ راهنمایی ، تکرار روند طراحی ضروری می شود ، شبیه به بازسازی یک خانه برای بازگرداندن جدید بودن آن.این روش تکراری اغلب زمینه را برای تسلط ، تقویت مهارت و اعتماد به نفس فراهم می کند.

انواع پیشرو

در طول سالها ، شرکت هایی مانند Altera ، Lattice و Xilinx از خطوط برجسته CPLD رونمایی کرده اند.نمونه های قابل توجه شامل Altera است EPM7128s، مشبک LC4128V، و Xilinx XC95108 بشراین مدل ها نقش های برجسته ای را در برنامه های مختلف جهانی پیدا کرده اند.کسانی که این افتخار را داشتند که با این محصولات مجزا همکاری کنند ، اغلب در مورد تفاوت های ظریف و در عین حال قدرتمند که عملکردهای خاص را بهینه می کند ، اظهار نظر می کنند.این نشان دهنده یک فرآیند انتخاب خوب است که تحت تأثیر خواسته های خاص پروژه قرار دارد ، جایی که هر نوع جذابیت منحصر به فرد خود را در اختیار دارد.

شناسایی و طبقه بندی FPGA و CPLD

جنبه	CPLD	FPGA
شکل گیری رفتار منطقی	رفتار منطقی را با استفاده از ساختار اصطلاح محصول شکل دهید. مثالها: سری Isplsi Lattice ، سری Xilinx XC9500 ، Altera Max7000s سریال ، سری Mach Lattice	رفتار منطقی را با استفاده از روش جستجوی جدول شکل دهید. مثال: سری Xilinx Spartan ، Altera Flex10K ، سری Acex1k
مناسب بودن	مناسب برای الگوریتم ها و منطق ترکیبی ، کار می کند با محرک های محدود و شرایط غنی محصول بهتر است	مناسب برای منطق پی در پی ، با بهتر کار می کند ساختارهای سرشار از محرک ها
تأخیر زمان بندی	ساختار سیم کشی مداوم یکنواخت را فراهم می کند و تأخیر در زمان بندی قابل پیش بینی	ساختار سیم کشی تقسیم شده منجر به زمان بندی غیرقابل پیش بینی می شود تاخیر
انعطاف پذیری برنامه نویسی	مدارهای داخلی ثابت برای برنامه نویسی اصلاح می شوند. برنامه نویسی سطح بلوک منطق استفاده می شود	سیم کشی داخلی برای برنامه نویسی اصلاح شده است.منطق برنامه نویسی در سطح دروازه امکان انعطاف پذیری بیشتری را فراهم می کند
ادغام	ادغام پایین در مقایسه با FPGA	ادغام بالاتر با ساختار سیم کشی پیچیده تر و اجرای منطقی
سهولت استفاده	استفاده از برنامه نویسی از طریق E2Prom یا FastFlash آسان تر است. هیچ تراشه حافظه خارجی لازم نیست	برای ذخیره برنامه نویسی به حافظه خارجی نیاز دارد اطلاعات ، منجر به استفاده پیچیده تر
سرعت و پیش بینی	سرعت سریعتر و پیش بینی زمان بندی بهتر به دلیل اتصال به هم پیوسته بین بلوک های منطقی	سرعت کندتر و زمان بندی کمتر قابل پیش بینی به دلیل برنامه نویسی در سطح دروازه و اتصال توزیع شده
فناوری برنامه نویسی	از برنامه نویسی E2Prom یا Flash Memory استفاده می کند.داده های برنامه نویسی هنگامی که سیستم خاموش است ، حفظ می شود.از برنامه نویسی در a پشتیبانی می کند برنامه نویس یا سیستم	بر اساس برنامه نویسی SRAM.داده های برنامه نویسی از بین می روند سیستم خاموش است و باید بارگیری مجدد شود.از پویا پشتیبانی می کند پیکربندی
محرمانه بودن	محرمانه بودن بهتری را ارائه می دهد	محرمانه بودن کمتری را فراهم می کند
مصرف برق	به طور کلی مصرف انرژی بالاتر ، به خصوص با ادغام بالاتر	مصرف انرژی کمتری در مقایسه با CPLD

زبانهای برنامه نویسی CPLD

تجزیه و تحلیل چگونگی برنامه ریزی دستگاه های منطق قابل برنامه ریزی پیچیده (CPLD) یک سنگ بنای در ساخت راه حل های سخت افزاری همه کاره است.روشهای تاریخی برای برنامه نویسی CPLD ها به نمودارهای نردبان یا زبان های توضیحات سخت افزاری (HDL) متکی هستند ، با Verilog HDL و VHDL گزینه های غالب هستند.زبان انتخاب شده می تواند هم استراتژی طراحی و هم کارآیی عملیاتی پیاده سازی ها را شکل دهد.

• verilog hdl: Verilog HDL به دلیل نحو ساده و قابلیت های شبیه سازی قوی ، گرامی دارد و این روشهای مورد استفاده در طراحی منطق دیجیتال را منعکس می کند.ادغام آن با ابزارهای اتوماسیون طراحی الکترونیکی (EDA) به شما امکان می دهد سنتز و شبیه سازی را یکپارچه انجام دهید.نحو C مانند Verilog مشاهده شده است که مانع ورود برای افرادی که دارای پیشینه برنامه نویسی هستند ، کاهش می یابد و سفر را از طراحی به استقرار در طیف گسترده ای از بخش های صنعتی تسریع می کند.

• VHDL: VHDL گزینه ای دقیق تر و بیانی برای برنامه نویسی HDL فراهم می کند.غالباً این انتخاب برای پروژه هایی است که مستندات دقیق و نوع بررسی دقیق را دارند ، صفاتی که در صنایع هوافضا و دفاعی ارزش دارند.می توانید توجه داشته باشید که با وجود پیچیدگی بالقوه VHDL در پروژه های کوچکتر ، ساختار منضبط آن از ایجاد طرح های فوق العاده قابل اعتماد پشتیبانی می کند ، یک ضرورت در محیط هایی که ایمنی حاکم است.