CPLD选型

经过几十年的发展，全球各大开发商和供货商都开发出了多种可编程逻辑器件.比较典型的就是Xilinx公司的FPGA器件和Altera公司的CPLD器件系列，他们开发较早，占有大部分市场?在欧洲用Xilinx的人多，而Altera公司占有日本和亚太地区的大部分市场，在美国则是平分秋色。以上两家公司占有了全球60%以上的市场份额，他们共同决定了PLD技术的发展方向。Lattice公司在1999年收购了Vantis，成为第三大PLD供应商。其它供货商还有Actel，Quicklogic，Lucent等等，下面作一简要介绍:Altera公司是90年代以后发展最快、最大的可编程逻辑器件供应商之一。主要产品有:MAX3000/7000，FLEX10K，APEX20K，ACEX1K，Stratix，Cyclone等；开发软件为MaxplusⅡ和QuartusⅡ。其中MaxplusⅡ是公认的最成功的PLD开发平台之一，配合使用Altera公司提供的免费OEMHDL综合工具可以达到最高的效率。公司提供免费试用版或演示版(当然商业版大都要收费的)，可以免费从其公司网站上下载MaxplusⅡ(BASELINE版或学生版)，或向其代理商索取该软件，然后再从其专业网站上申请注册文件license进行注册以后便可使用。这套软件能够满足一般学习和简单开发的要求?Xilinx公司是FPGA的发明者，也是全球最大的可编程逻辑器件的供应商之一。产品种类较全，主要有:XC9500/4000，Coolrunner(XPLA3)，Spartan，Virtex等；开发软件为Foundation和ISE。ISE(IntegratedSystemConfiguration)提供从设计输入、仿真、编译、布局布线和下载的全程功能，其最新版本为6.1版，支持Xilinx公司推出的所有最新的FPGA器件，如Virtex-ⅡPro，Virtex-Ⅱ，Spartan-ⅡE和coolrunner-Ⅱ。该公司推出免费软件:WEBPACK。同样也需要在其专业网站上申请授权文件进行注册才能使用。近年来，Xilinx在其FPGA里固化了各种硬核，如存储器，时钟管理和算术功能，其最新的成果是在FPGA里集成了硬CPUcore和高速串行I/Ocore，具有通过Internet重配置逻辑的功能。Lattice是ISP技术的发明者，ISP技术极大的促进了PLD产品的发展。与上两家公司相比，其开发工具略逊一筹。中小规模的可编程逻辑器件较有特色。1999年推出可编程模拟器件，同年收购了Vantis(原AMD子公司)，成为第三大可编程逻辑器件供应商。于2001收购Agere公司(原Lucent微电子部)的FPGA部门。主要产品有ispLSI2000/5000/8000，MACH4/5，ispMACH4000等。AlteraCPLDAltera公司作为全球最大的可编程逻辑器件供应商之一，可提供MAX7000S(E)、MAX7000A(AE)、MAX7000B、FLEX6000A、FLEX10KA、FLEX10KE等系列产品。这些产品可用于组合逻辑、时序、算法、双端口RAM、FIFO的设计。在加ALTERA公司的MAX+pulsII9.62开发软件集设计输入、处理、校验和器件编程于一体，集成度高，开发周期短。EPM7000系列CPLD器件的性能特点•以第二代多阵列矩阵（MAX）结构为基础，是一种高性能CMOSEEPROM器件；•通过JTAG接口可实现在线编程（ISP）；•逻辑密度为600～5000个可用编程门电路，128个宏单元；•引脚到引脚的逻辑延时为5.0ns，计数器工作频率可达到178MHz；•有集电极开路选择，可编程宏单元触发器；•具有专有的清除、时钟、输出使能控制；•包括一个可编程的程序加密位，全面保护专利设计。Altera公司主流芯片选型指导MAX+PLUSII普遍认为MaxplusII曾经是最优秀的PLD开发平台之一，适合开发早期的中小规模PLD/FPGA,目前已经由QuartusII替代，不再推荐使用QuartusIIAltera新一代FPGA/PLD开发软件，适合新器件和大规模FPGA的开发，已经取代MaxplusII。SOPCBuilder:配合QuartusII，可以完成集成CPU的FPGA芯片的开发工作DSPBuilder:QuartusII与Mathlab的接口，利用IP核在Mathlab中快速完成数字信号处理的仿真和最终FPGA实现软件下载目前有两种免费软件可以下载：1.MaxplusIIBaseline版，支持30,000门以下所有设计,支持原理图,AHDL语言，支持波形仿真,时间分析,编程下载.约40M,目前已经不推荐使用，建议使用QuartusIIWeb版2.QuartusIIWeb版免费下载支持Altera绝大多数器件设计,支持原理图,HDL语言，支持波形仿真,时间分析,编程下载，和全版本的功能相差不大QuartusIIWeb版License申请任何用户都可以用网卡号申请5个月的免费license，到期后可以继续申请IP库介绍主流芯片选型指导：1.主流PLD产品：MAXII：新一代PLD器件，0.18umfalsh工艺，2004年底推出，采用FPGA结构,配置芯片集成在内部，和普通PLD一样上电即可工作。容量比上一代大大增加，内部集成一片8Kbits串行EEPROM，增加很多功能。MAXII采用2.5v或者3.3v内核电压，MAXIIG系列采用1.8v内核电压。本站对该芯片评级：购买难易程度：简评：性价比不错，未来几年主流器件，推荐使用，不过MAXII容量较大，对于只需要几十个逻辑单元的简单逻辑应用，建议使用小容量的EPM3000A系列芯片MAXII器件家族FeatureEPM240/GEPM570/GEPM1270/GEPM2210/G逻辑单元(LE)2405701,2702,210等效宏单元（Macrocell）1924409801,700最大用户IO80160212272内置Flash大小(bit)8K8K8K8K管脚到管脚延时(ns)3.6-4.53.6-5.53.6-6.03.6-6.52.主流FPGA产品Altera的主流FPGA分为两大类，一种侧重低成本应用，容量中等，性能可以满足一般的逻辑设计要求，如Cyclone，CycloneII；还有一种侧重于高性能应用，容量大，性能能满足各类高端应用，如Startix，StratixII等，用户可以根据自己实际应用要求进行选择。在性能可以满足的情况下，优先选择低成本器件。•Cyclone（飓风）：Altera中等规模FPGA，2003年推出，0.13um工艺,1.5v内核供电，与Stratix结构类似，是一种低成本FPGA系列，是目前主流产品，其配置芯片也改用全新的产品。本站对该芯片评级：购买难易程度：简评：Altera最成功的器件之一，性价比不错，是一种适合中低端应用的通用FPGA，推荐使用Cyclone资料下载型号（1.5V）逻辑单元锁相环M4KRAM块备注EP1C32,910113每块RAM为4Kbit，可以另加1位奇偶校验位EP1C44,000217EP1C65,980220EP1C1212,060252EP1C2020,060264•CycloneII：Cyclone的下一代产品，2005年开始推出，90nm工艺，1.2v内核供电，属于低成本FPGA，性能和Cyclone相当，提供了硬件乘法器单元本站对该芯片评级：购买难易程度：简评：刚刚推出的新一代低成本FPGA，目前市场零售还不容易买到，估计从2005年年底开始，将逐步取代Cyclone器件，成为Altera在中低FPGA市场中的主力产品。CycloneII资料下载CycloneII系列概览特性EP2C5EP2C8EP2C20EP2C35EP2C50EP2C70逻辑单元（LE）4,6088,25618,75233,21650,52868,416M4KRAM块263652105129250RAM总量119,808165,888239,616483,840594,4321,152,000嵌入式18×18乘法器1318263586150锁相环（PLL）224444最大可用I/O管脚142182315475450622•Stratix：altera大规模高端FPGA,2002年中期推出，0.13um工艺，1.5v内核供电。集成硬件乘加器,芯片内部结构比Altera以前的产品有很大变化。本站对该芯片评级：购买难易程度：简评：Startix芯片在2002年的推出，改变了Altera在FPGA市场上的被动局面。该芯片适合高端应用。随着2005年新一代StratixII器件的推出，将被StratixII逐渐取代Stratix资料下载1.5v逻辑单元LE512bitRAM块4KbitRAM块512KMegaRAM块DSP块备注EP1S1010570946016每个DSP块可实现4个9x9乘法/累加器RAM块可以另加奇偶校验位EP1S201846019482210EP1S2525660224138210EP1S3032470295171412EP1S4041250384183414EP1S6057120574292618EP1S8079040767364922EP1S12011414011185201228•StratixII:Stratix的下一代产品，2004年中期推出，90um工艺，1.2v内核供电，大容量高性能FPGA本站对该芯片评级：购买难易程度：简评：性能超越Stratix,是未来几年中，Altera在高端FPGA市场中的主力产品StratixII资料下载4.FPGA配置芯片配置EEPROM用于配置SRAM工艺FPGA的EEPROM，EPC2以上的芯片可以用电缆多次擦写型号容量适用型号(详细内容请参阅数据手册）电压常用封装EPC1441（不可擦写)441Kbits6K,10K10-10K30，1K103.3/5v自动选择（可在软件中设定）8脚DIPEPC1（不可擦写)1Mbits10K30E/1K30，10K/1K50,更大芯片要多片级连3.3/5v自动选择（可在软件中设定）8脚DIPEPC2（可重复擦写）2Mbits10K/1K/20K100以下，更大芯片要多片级连3.3/5v管脚控制（请查阅数据手册）20脚PLCCEPC8（可重复擦写）8Mbits100脚PQFPEPC16（可重复擦写）16Mbits88脚BGACyclone专用配置器件专门用于配置Cyclone器件的EEPROM，可以用ByteblasterII在线改写，电压为3.3v型号容量适用型号(详细内容请参阅数据手册）常用封装EPCS11MbitsEP1C3,EP1C4,EP1C6（压缩模式）8脚SOICEPCS44Mbits所有Cyclone型号8脚SOIC各类配置芯片数据手册下载5.NoisII软处理器：verilog编写的一个32位/16位可编程CPU核，可以集成到各种FPGA中，Altera提供开发软件用于软件和硬件开发6.更多可编程器件产品Altera公司还有很多仍然在广泛使用的可编程器件产品，如：ACEX1K,MAX3000A,FLEX10K,APEX20K,StratixGX,等等。XilinxCPLDXilinxCPLD系列器件包括XC9500系列器件、CoolRunnerXPLA和CoolRunner-Ⅱ系列器件。XilinxCPLD器件可使用Foundation或ISE开发软件进行开发设计，也可使用专门针对CPLD器件的Webpack开发软件进行设计。XC9500XC9500系列器件分XC95005V器件、XC9500XL3.3V器件和XC9500XV2.5V器件3种类型，XC9500系列可提供从最简单的PAL综合设计到最先进的实时硬件现场升级的全套解决方案。表1-1~表1-3分别列出了XC9500、XC9500XL和XC9500XV系列器件的基本特征。表1-4~表1