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Aug 05, 2023

CPLD (dispositif logique programmable complexe) : expliqué

Par publié, le CPLD (Complex Programmable Logic Device) est composé d'unités matricielles d'interconnexion programmables autour du centre, dont la structure logique LMC est plus complexe et possède une E/S complexe.

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Le CPLD (Complex Programmable Logic Device) est composé d'unités matricielles d'interconnexion programmables autour du centre, dont la structure logique LMC est plus complexe, et possède une structure d'interconnexion d'unités d'E/S complexe. Des structures de circuits spéciales peuvent être générées par les utilisateurs en fonction de leurs besoins pour remplir certaines fonctions. Étant donné que des lignes métalliques de longueur fixe sont utilisées à l'intérieur du CPLD pour interconnecter chaque bloc logique, le circuit logique conçu présente une prévisibilité temporelle, évitant ainsi l'inconvénient d'une prédiction temporelle incomplète de la structure d'interconnexion segmentée. Dans les années 1990, les CPLD se sont développés plus rapidement, non seulement avec les caractéristiques d'effacement électrique, mais également avec des fonctionnalités avancées telles que la numérisation des bords et la programmabilité en ligne. Les CPLD les plus couramment utilisés de Xilinx et les CPLD d'Altera.

Historique du développement du CPLD

Dans les années 1970, le premier dispositif logique programmable (PLD) est né. Sa structure de sortie est une macro-unité logique programmable car la conception de sa structure matérielle peut être complétée par un logiciel (équivalent à la conception manuelle d'une structure intérieure locale après la construction de la maison), de sorte que sa conception est plus flexible que les circuits numériques matériels purs, mais leur trop grande flexibilité. une structure simple leur permet également de mettre en œuvre uniquement des circuits plus petits. Afin de compenser le défaut selon lequel le PLD ne peut concevoir que des circuits à petite échelle, au milieu des années 1980, un dispositif logique programmable complexe, le CPLD, a été introduit. À l'heure actuelle, l'application a été étendue aux réseaux, à l'instrumentation, à l'électronique automobile, aux machines-outils CNC, à la mesure aérospatiale, aux équipements de contrôle, etc.

Structure de base du CPLD

CPLD est l'abréviation de dispositifs logiques programmables complexes, et FPGA est l'abréviation de réseau de portes programmables sur site. Les fonctions des deux sont fondamentalement les mêmes, et la programmation et les autres processus sont fondamentalement les mêmes (les fichiers de programmation sont différents, mais ils sont automatiquement générés par le logiciel), mais le principe de mise en œuvre interne et la structure de la puce sont légèrement différents. .

Unité logique programmable

La fonction est la même que celle du port d'E/S de base du FPGA, mais le champ d'application du CPLD est relativement limité, les performances et la complexité des E/S sont différentes de celles du FPGA et les normes d'E/S prises en charge sont moindres. et la fréquence est plus faible.

Unité logique de base

L'unité logique de base du CPLD est l'unité macro. La soi-disant macrocellule est composée de certains ET, ou tableaux plus bascules, dans lesquels le tableau « ET-OU » complète la fonction logique combinatoire, et les bascules sont utilisées pour compléter la logique séquentielle. Un autre concept important lié à l'unité logique de base du CPLD est le terme produit. Le terme dit produit est la sortie du tableau ET dans la macrocellule, et son numéro indique la capacité CPLD. Le terme produit tableau est en fait un tableau « ET-OU ». Chaque intersection est un fusible programmable. S'il est activé, il implémente la logique « ET ». Il y a généralement un tableau « OU » après le tableau « ET », qui est utilisé pour compléter la relation « ou » dans la plus petite expression logique.

Pool de routage, matrice de routage

Les ressources de câblage en CPLD sont beaucoup plus simples que celles en FPGA, et les ressources de câblage sont relativement limitées. Généralement, une structure de pool de câblage centralisé est utilisée. Ce que l'on appelle le pool de câblage est essentiellement une matrice de commutation, et la connexion entre les éléments d'entrée et de sortie de différentes macrocellules peut être complétée par la liaison de nœuds. En raison du manque de ressources d'interconnexion au sein du dispositif CPLD, certaines difficultés seront rencontrées lors du routage du dispositif dans certains cas. Étant donné que la structure du pool de câblage du CPLD est fixe, le retard entre la broche d'entrée et la broche de sortie du CPLD est fixe, ce qui est appelé délai broche à broche, exprimé par Tpd. Le délai Tpd reflète la fréquence la plus élevée que les appareils CPLD peuvent atteindre, et indique également clairement le niveau de vitesse de l'appareil CPLD.