MCU里的可配置逻辑模块 你会用吗?
概述
本文引用地址:https://www.eepw.com.cn/article/202410/464023.htm在现代电子设计中,灵活性和高效性是关键。微控制器如配备了 可配置逻辑模块 (CLB) ,可以满足了对片上数字逻辑的需求,无需使用外部逻辑芯片。这种高度灵活的逻辑单元,能够在不增加额外硬件的情况下,实现复杂的逻辑功能, 从而节省BOM成本和PCB空间。
这一集,Microchip的专家会为我们详细分享可配置逻辑模块(CLB)如何在微控制器(MCU)上实现比以往更大规模的硬件数字逻辑设计成为可能,并且它还能够在睡眠模式下运行,从而以极低的功耗进行复杂的处理。
嘉宾介绍
吴涛 Tao Wu
MCU8产品部应用工程师
现于Microchip Technology Inc.(微芯科技公司)上海分公司任应用工程师。他于2022年加入Microchip,在嵌入式行业有着2年的工作经验。吴涛在嵌入式产品方面,有着丰富的研发及应用经验。他目前在Microchip负责8位单片机产品的应用。吴涛于2019年毕业于谢菲尔德大学,获得电子电气工程学士学位和计算机科学硕士学位。
什么是可配置逻辑模块?
可配置逻辑模块(CLB)是一种嵌入式逻辑单元,集成在微控制器或FPGA(现场可编程门阵列)中。它允许设计者通过软件配置,实现特定的逻辑功能,而无需额外的硬件电路。这种灵活性使得CLB在各种应用中都能发挥重要作用,从简单的逻辑控制到复杂的信号处理。
CLB的主要特点
灵活性 :CLB可以通过软件进行配置,适应不同的应用需求。设计者可以根据具体的项目需求,快速调整逻辑功能。
高效性 :由于CLB集成在微控制器或FPGA中,减少了外部硬件的需求,从而降低了系统的复杂性和成本。
可重配置性 :CLB可以在运行时进行重新配置,使得系统能够动态适应不同的工作模式和条件。
低功耗 :CLB的设计注重功耗优化,适用于对能耗敏感的应用场景。
CLB的应用领域
工业自动化 :在工业控制系统中,CLB可以用于实现复杂的逻辑控制和信号处理,提高系统的响应速度和可靠性。
消费电子 :在智能家居设备和可穿戴设备中,CLB可以实现灵活的逻辑控制,提升用户体验。
汽车电子 :在汽车电子系统中,CLB可以用于实现实时信号处理和控制,提高车辆的安全性和性能。
通信系统 :在通信设备中,CLB可以用于实现高速数据处理和传输,提高通信效率。
CLB的核心是32个互连的基本逻辑单元(BLEs)。每个BLE是一个4输入查找表,也称为LUTs,可以配置模拟各种逻辑门。输入和输出可以连接到MCU的其余部分。CLB还具有3位硬件计数器和边缘检测能力。
CLB外设包括16个输入源,将CLB连接到外部信号,并提供32个CLBSWIN信号与CPU交互。CLBSWIN信号是不同信号路由进入CLB进行处理的路径,并提供灵活性以根据应用程序的特定需求配置逻辑块。此外,所有配置值都由原理图合成器设置。
CLB可以包含多达32个基本逻辑单元,包括:
AND/OR/NAND/NOR门
缓冲器/反向缓冲器
D触发器
JK触发器
多路复用器
4输入查找表(LUT)
可配置逻辑模块能实现的功能
应用机会及用例探究
具有冗余配置的系统
具有安全预防措施的系统
空间敏感型应用
取代分立式逻辑芯片, CPLD, 低端FPGA, 应用中组合使用的MCU + CPLD/FPGA
CLB合成器
CLB合成器是一个用于配置CLB的集成工具。与其设置50多个寄存器,不如通过图形化设计或编写Verilog代码,该工具会将其转换为CLB可以读取的配置。在运行时,CLB比特流使用CRC模块加载,以防止意外的配置更改。该工具集成在Microchip Code Configurator中,也可以作为独立工具在 logic.microchip.com/clb 上使用。
PIC16F13145微控制器系列
凭借其专注的外设集,提供了一种有效的方法来实现基于硬件的解决方案。该设备系列引入了可配置逻辑模块(CLB)外设,使用户能够在其应用中加入基于硬件的自定义逻辑。
结语
微芯科技的可配置逻辑模块(CLB)为电子设计提供了强大的工具,能够在不增加硬件复杂性的情况下,实现灵活、高效的逻辑功能。无论是在工业、消费电子、汽车还是通信领域,CLB都展现出了广泛的应用前景。通过合理利用CLB,设计者可以大幅提升系统的性能和可靠性,为现代电子设计注入新的活力。
相关技术文档资源如下:
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小编的话
正如视频所介绍的,MCU中的可配置逻辑模块对数字逻辑设计具有多方面的价值。它们不仅提高了设计的灵活性和定制化程度,还优化了系统性能与响应时间,简化了设计流程缩短开发周期,同时还增强了系统的可升级性与可维护性。您对可配置逻辑模块的应用和设计有哪些经验或疑问? 欢迎留言,分享交流!
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