cpld是什么

前言碎语

小编了解到 由于现在信息工业发展讯速，从一般人的日常生活就可见一般；小至每个人手上的行动电话、家家户户皆有之洗衣机、停车场的全自动化，大到银行里的数据库、飞机上的自动驾驶，无一不是计算机所及的地方，而不论是计算机本身亦或其外围之，皆为数字电路之产物。

  
对于大部份学习数字电路设计的人来说，其学习过程大抵从最简单的组合逻辑电路设计开始，接着便是顺序逻辑、简易之模块设计、至比较复杂完整之系统设计。

                                    图1：可编程架构图

CPLD定义

CPLD是Complex Programmable Logic Device（复杂可编程逻辑器件）的缩写，代表的是一种可编程逻辑器件，它可以在制造完成后由用户根据自己的需要定义其逻辑功能。CPLD 的特点是有一个规则的构件结构，该结构由宽输入逻辑单元组成，这种逻辑单元也叫宏单元，并且 CPLD 使用的是一个集中式逻辑互连方案。 

CPLD主要就是由可编程逻辑宏单元(MC，Macro Cell)围绕中心的可编程互连矩阵单元组成。其中MC结构较复杂，并具有复杂的I/O单元互连结构，可由用户根据需要生成特定的电路结构，完成一定的功能。由于CPLD内部采用固定长度的金属线进行各逻辑块的互连，所以设计的逻辑电路具有时间可预测性，避免了分段式互连结构时序不完全预测的缺点。

                                 图:2：CPLD是什么分解图

 传统的实验方式，每做一个实验就必须重组一个硬件线路，特别是复杂的线路，相当费时耗力且不易进行，因此也就常省略跳过，导致缺乏设计架构稍大且完整的电路的经验。

为了改进以往数字电路学习方式的缺点，并且缩短开发大型数字电路的时间，所以有了整合式数字电路设计环境的发展，此种环境是以个人计算机为平台，配合电子设计自动化(EDA)软件的执行，达到从电路设计输入、仿真、下载验证、修改、烧录一气呵成，而且也让自行设计开发逻辑芯片的梦想得以实现。

如何使用

CPLD是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台，用原理图、硬件描述语言等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆（“在系统”编程）将代码传送到目标芯片中，实现设计的数字系统。 　　这里以抢答器为例讲一下它的设计（装修）过程，即芯片的设计流程。CPLD的工作大部分是在电脑上完成的。

                       图3 : 如何使用cold实现预热

打开集成开发软件画原理图、写硬件描述语言（VHDL，Verilog）→编译→给出逻辑电路的输入激励信号，进行仿真，查看逻辑输出结果是否正确→进行管脚输入、输出锁定（7128的64个输入、输出管脚可根据需要设定）→生成代码→通过下载电缆将代码传送并存储在CPLD芯片中。7128这块芯片各管脚已引出，将数码管、抢答开关、指示灯、蜂鸣器通过导线分别接到芯片板上，通电测试，当抢答开关按下，对应位的指示灯应当亮，答对以后，裁判给加分后，看此时数码显示加分结果是否正确，如发现有问题，可重新修改原理图或硬件描述语言，完善设计。设计好后，如批量生产，可直接复制其他CPLD芯片，即写入代码即可。如果要对芯片进行其它设计，比如进行交通灯设计，要重新画原理图、或写硬件描述语言，重复以上工作过程，完成设计。

这种修改设计相当于将房屋进行了重新装修，这种装修对CPLD来说可进行上万次。 　　家庭成员：经过几十年的发展，许多公司都开发出了CPLD可编程逻辑器件。比较典型的就是Altera、Lattice、Xilinx世界三大权威公司的产品，这里给出常用芯片： Altera EPM7128S　(PLCC84) 　　Lattice LC4128V　(TQFP100) 　　Xilinx XC95108 (PLCC84)

器件特点

它具有编程灵活、集成度高、设计开发周期短、适用范围宽、开发工具先进、设计制造成本低、对设计者的硬件经验要求低、标准产品无需测试、保密性强、价格大众化等特点，可实现较大规模的电路设计，因此被广泛应用于产品的原型设计和产品生产(一般在10,000件以下)之中。几乎所有应用中小规模通用数字集成电路的场合均可应用CPLD器件。CPLD器件已成为电子产品不可缺少的组成部分，它的设计和应用成为电子工程师必备的一种技能。 

发展历史及应用领域

20世纪70年代，最早的可编程逻辑器件--PLD诞生了。其输出结构是可编程的逻辑宏单元，因为它的硬件结构设计可由软件完成（相当于房子盖好后人工设计局部室内结构），因而它的设计比纯硬件的数字电路具有很强的灵活性，但其过于简单的结构也使它们只能实现规模较小的电路。为弥补PLD只能设计小规模电路这一缺陷，20世纪80年代中期，推出了复杂可编程逻辑器件--CPLD。目前应用已深入网络、仪器仪表、汽车电子、数控机床、航天测控设备等方面。