可編程邏輯件概述

可編程邏輯器件 英文全稱為：programmable logic device 即 PLD。PLD是做為一種通用集成電路產(chǎn)生的，他的邏輯功能按照用戶對器件編程來確定。一般的PLD的集成度很高，足以滿足設(shè)計一般的數(shù)字系統(tǒng)的需要。

這樣就可以由設(shè)計人員自行編程而把一個數(shù)字系統(tǒng)“集成”在一片PLD上，而不必去請芯片制造廠商設(shè)計和制作專用的集成電路芯片了。PLD與一般數(shù)字芯片不同的是：PLD內(nèi)部的數(shù)字電路可以在出廠后才規(guī)劃決定，有些類型的PLD也允許在規(guī)劃決定后再次進行變更、改變，而一般數(shù)字芯片在出廠前就已經(jīng)決定其內(nèi)部電路，無法在出廠后再次改變，事實上一般的模擬芯片、混訊芯片也都一樣，都是在出廠后就無法再對其內(nèi)部電路進行調(diào)修。

70年代：出現(xiàn)只讀存儲器PROM (Programmable Read only Memory)，可編程邏輯陣列器件PLA (Programmable Logic Array)70年代末：AMD推出了可編程陣列邏輯PAL (Programmable Array Logic)80年代：Lattice公司推出了通用陣列邏輯GAL ( Generic Array Logic)80年代中：Xilinx公司推出了現(xiàn)場可編程門陣列FPGA (Field Programmable GateArray )。Altera公司推出了可擦除的可編程邏輯器件EPLD (Erase Programmable LogicDevice)，集成度高，設(shè)計靈活，可多次反復編程90年代初：Lattice公司又推出了在系統(tǒng)可編程概念I(lǐng)SP及其在系統(tǒng)可編程大規(guī)模集成器件ispLSI)現(xiàn)以Xilinx、Altera、Lattice為主要廠商，生產(chǎn)的FPGA單片可達上千萬門、速度可實現(xiàn)550MHz，采用65nm甚至更高的光刻技術(shù)。

邏輯器件可分為兩大類 - 固定邏輯器件和可編程邏輯器件。 一如其名，固定邏輯器件中的電路是永久性的，它們完成一種或一組功能 - 一旦制造完成，就無法改變。 另一方面，可編程邏輯器件(PLD)是能夠為客戶提供范圍廣泛的多種邏輯能力、特性、速度和電壓特性的標準成品部件 - 而且此類器件可在任何時間改變，從而完成許多種不同的功能。對于固定邏輯器件，根據(jù)器件復雜性的不同，從設(shè)計、原型到最終生產(chǎn)所需要的時間可從數(shù)月至一年多不等。 而且，如果器件工作不合適，或者如果應(yīng)用要求發(fā)生了變化，那么就必須開發(fā)全新的設(shè)計。 設(shè)計和驗證固定邏輯的前期工作需要大量的“非重發(fā)性工程成本”，或NRE。 NRE表示在固定邏輯器件最終從芯片制造廠制造出來以前客戶需要投入的所有成本，這些成本包括工程資源、昂貴的軟件設(shè)計工具、用來制造芯片不同金屬層的昂貴光刻掩模組，以及初始原型器件的生產(chǎn)成本。 這些NRE成本可能從數(shù)十萬美元至數(shù)百萬美元。對于可編程邏輯器件，設(shè)計人員可利用價格低廉的軟件工具快速開發(fā)、仿真和測試其設(shè)計。 然后，可快速將設(shè)計編程到器件中，并立即在實際運行的電路中對設(shè)計進行測試。 原型中使用的PLD器件與正式生產(chǎn)最終設(shè)備(如網(wǎng)絡(luò)路由器、ADSL調(diào)制解調(diào)器、DVD播放器、或汽車導航系統(tǒng))時所使用的PLD完全相同。 這樣就沒有了NRE成本，最終的設(shè)計也比采用定制固定邏輯器件時完成得更快。采用PLD的另一個關(guān)鍵優(yōu)點是在設(shè)計階段中客戶可根據(jù)需要修改電路，直到對設(shè)計工作感到滿意為止。 這是因為PLD基于可重寫的存儲器技術(shù)--要改變設(shè)計，只需要簡單地對器件進行重新編程。 一旦設(shè)計完成，客戶可立即投入生產(chǎn)，只需要利用最終軟件設(shè)計文件簡單地編程所需要數(shù)量的PLD就可以了?？删幊踢壿嬈骷膬煞N主要類型是現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)和復雜可編程邏輯器件(CPLD)。 在這兩類可編程邏輯器件中，F(xiàn)PGA提供了最高的邏輯密度、最豐富的特性和最高的性能。 最新的FPGA器件，如Xilinx Virtex系列中的部分器件，可提供八百萬"系統(tǒng)門"(相對邏輯密度)。 這些先進的器件還提供諸如內(nèi)建的硬連線處理器(如IBM Power PC)、大容量存儲器、時鐘管理系統(tǒng)等特性，并支持多種最新的超快速器件至器件(device-to-device)信號技術(shù)。 FPGA被應(yīng)用于范圍廣泛的應(yīng)用中，從數(shù)據(jù)處理和存儲，以及到儀器儀表、電信和數(shù)字信號處理等。與此相比，PLD提供的邏輯資源少得多 - 最高約1萬門。 但是，PLD提供了非常好的可預測性，因此對于關(guān)鍵的控制應(yīng)用非常理想。 而且如Xilinx CoolRunner系列PLD器件需要的功耗極低。