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五大优势凸显 可编程逻辑或将呈现快速增长

作者:时间:2017-10-20来源:网络

  随着半导体技术、计算机技术和通信技术的发展,工业控制领域已有翻天覆地的变化,亦在不断的发展,正朝着新的技术发展。目前逻辑器件可分为两大类 :固定逻辑器件和可编程逻辑器件:固定逻辑器件中的电路是永久性的,它们完成一种或一组功能 ,一旦制造完成,就无法改变;另一方面,可编程逻辑器件(PLD)是能够为客户提供范围广泛的多种逻辑容量、特性、速度和电压参数的标准成品部件,而且此类器件可在任何时间改变,从而完成许多种不同的功能。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201710/366637.htm

  对于固定逻辑器件,根据器件复杂性不同,从设计、原型到最终生产所需要的时间可从数月至一年多不等。如果器件工作不合适,或者如果应用要求发生了变化,那么就必须开发全新的设计。设计和验证固定逻辑的前期工作需要大量的 NRE成本。

  对于可编程逻辑器件,设计人员可利用价格低廉的软件工具快速开发、仿真和测试其设计。然后,可快速将设计编程到器件中,并立即在实际运行的电路中对设计进行测试。原型中使用的PLD器件与正式生产最终设备时所使用的PLD完全相同。这样就没有了NRE成本,最终的设计也比采用定制固定逻辑器件时完成得更快。

  PLD五大优势

  固定逻辑器件和PLD各有自己的优点。例如,固定逻辑器件经常更适合大批量应用,因为它们可更为经济地大批量生产。对一些需要极高性能的应用,固定逻辑也可能是最佳的选择。然而,可编程逻辑器件提供了一些优于固定逻辑器件的重要优点,包括:

  其一 ,在设计过程中为客户提供了更大的灵活性,因为对于PLD来说,设计反复只需要简单地改变编程文件就可以了,而且设计改变的结果可立即在工作器件中看到。

  其二,不需要漫长的前导时间来制造原型或正式产品,PLD器件已经放在分销商的货架上并可随时付运。

  其三,不需要客户支付高昂的NRE成本和购买昂贵的掩膜组。PLD供应商在设计其可编程器件时已经支付了这些成本,并且可通过PLD产品线延续多年的生命期来分摊这些成本。

  其四,允许客户在需要时仅订购所需要的数量,从而使客户可控制库存。采用固定逻辑器件的客户经常会面临需要废弃的过量库存,而当对其产品的需求高涨时,他们又可能为器件短缺所苦,并且不得不面对生产延迟的现实。

  其五,PLD甚至在设备付运到客户那儿以后还可以重新编程。事实上,由于有了可编程逻辑器件,一些设备制造商现在正在尝试为已经安装在现场的产品增加新功能或者进行升级。要实现这一点,只需要通过因特网将新的编程文件上载到PLD就可以在系统中创建出新的硬件逻辑。

  同样重要的是,PLD现在有越来越多的核心技术(IP)库的支持,用户可利用这些预定义和预测试的软件模块在PLD内迅速实现系统功能。IP核心包括从复杂数字信号处理算法和存储器控制器直到总线接口和成熟的软件微处理器在内的一切。此类IP核心为客户节约了大量时间和费用 。

  比较

  可编程逻辑器件的两种类型是现场可编程门阵列()和复杂可编程逻辑器件()。在这两类可编程逻辑器件中,是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路()领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。

  FPGA采用了逻辑单元阵列 LCA这样一个新概念,内部包括可配置逻辑模块CLB、输出输入模块IOB和内部连线三个部分。FPGA的基本特点主要有:

  1)采用FPGA设计电路,用户不需要投片生产,就能得到合用的芯片。

  2)FPGA可做其它全定制或半定制电路的中试样片。

  3)FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚。

  4)FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。

  5) FPGA采用高速CHMOS工艺,功耗低,可以与CMOS、TTL电平兼容。

  可以说,FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。目前FPGA的品种很多,有XILINX的XC系列、ALTERA公司的FIEX系列以及京微雅格的CME-M系列等。

  FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的,因此,工作时需要对片内的RAM进行编程。可以根据不同的配置模式,采用不同的编程方式。加电时,FPGA芯片将 EPROM中数据读入片内编程RAM中,配置完成后,FPGA进入工作状态。掉电后,FPGA恢复成白片,内部逻辑关系消失,因此,FPGA能够反复使用。FPGA的编程无须专用的FPGA编程器,只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时,只需换一片EPROM即可。这样,同一片FPGA,不同的编程数据,可以产生不同的电路功能。因此,FPGA的使用非常灵活。

  FPGA有多种配置模式:并行主模式为一片FPGA加一片EPROM的方式;主从模式可以支持一片PROM编程多片FPGA;串行模式可以采用串行PROM编程FPGA;外设模式可以将FPGA作为微处理器的外设,由微处理器对其编程。

  与此同时,提供的逻辑资源少得多,最高约1万门。但是,CPLD提供了非常好的可预测性,因此对于关键的控制应用非常理想。而且CPLD器件需要的功耗极低,并且价格低廉,从而使其对于成本敏感的、电池供电的便携式应用非常理想。

  总结:

  可编程逻辑的价值在于其缩短了电子产品制造商的开发周期以及帮助他们更快地将产品推向市场的能力。高性能FPGA现在已开始从采用最先进的标准单元技术制造的固定逻辑器件那儿赢得市场份额。根据半导体行业联盟(SIA)提供的数据,可编程逻辑现在是半导体行业中增长最快的领域之一,PLD的销售增长速度超过了整个半导体行业的平均销售增长速度。



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