FPGA與CPLD技術的對比

ID:101093 · 發表于 2019-3-8 10:54

FPGA即現場可編程門陣列，它是在PAL、GAL、CPLD等可編程器件的基礎上進一步發展的產物。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有限的缺點。

CPLD是復雜可編程邏輯器件，是從PAL和GAL器件發展出來的器件，相對而言規模大，結構復雜，屬于大規模集成電路范圍。是一種用戶根據各自需要而自行構造邏輯功能的數字集成電路。其基本設計方法是借助集成開發軟件平臺，用原理圖、硬件描述語言等方法，生成相應的目標文件，通過下載電纜（“在系統”編程）將代碼傳送到目標芯片中，實現設計的數字系統。

FPGA和CPLD的對比

CPLD更適合完成各種算法和組合邏輯，FPGA更適合于完成時序邏輯。換句話說，FPGA更適合于觸發器豐富的結構，而CPLD更適合于觸發器有限而乘積項豐富的結構。

CPLD的連續式布線結構決定了它的時序延遲是均勻的和可預測的，而FPGA的分段式布線結構決定了其延遲的不可預測性。在編程上FPGA比CPLD具有更大的靈活性。CPLD通過修改具有固定內連電路的邏輯功能來編程，FPGA主要通過改變內部連線的布線來編程；FPGA可在邏輯門下編程，而CPLD是在邏輯塊下編程。

FPGA的集成度比CPLD高，具有更復雜的布線結構和邏輯實現。CPLD比FPGA使用起來更方便。CPLD的編程采用E2PROM或FASTFLASH技術，無需外部存儲器芯片，使用簡單。而FPGA的編程信息需存放在外部存儲器上，使用方法復雜。

CPLD的速度比FPGA快，并且具有較大的時間可預測性。這是由于FPGA是門級編程，并且CLB之間采用分布式互聯，而CPLD是邏輯塊級編程，并且其邏輯塊之間的互聯是集總式的。

在編程方式上，CPLD主要是基于E2PROM或FLASH存儲器編程，編程次數可達1萬次，優點是系統斷電時編程信息也不丟失。CPLD又可分為在編程器上編程和在系統編程兩類。FPGA大部分是基于SRAM編程，編程信息在系統斷電時丟失，每次上電時，需從器件外部將編程數據重新寫入SRAM中。其優點是可以編程任意次，可在工作中快速編程，從而實現板級和系統級的動態配置。

CPLD保密性好，FPGA保密性差。一般情況下，CPLD的功耗要比FPGA大，且集成度越高越明顯。

隨著復雜可編程邏輯器件(CPLD)密度的提高，數字器件設計人員在進行大型設計時，既靈活又容易，而且產品可以很快進入市常許多設計人員已經感受到 CPLD容易使用。時序可預測和速度高等優點，然而，在過去由于受到CPLD密度的限制，他們只好轉向FPGA和ASIC。現在，設計人員可以體會到密度高達數十萬門的CPLD所帶來的好處。

FPGA的開發相對于傳統PC、單片機的開發有很大不同。FPGA以并行運算為主，以硬件描述語言來實現；相比于PC或單片機（無論是馮諾依曼結構還是哈佛結構）的順序操作有很大區別，也造成了FPGA開發入門較難。

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FPGA與CPLD技術的對比