新手入门：教你如何分辨与区别复杂PLD

　　电子发烧友网核心提示：可编程逻辑器件主要包括FPGA和CPLD，FPGA是Field Programmable Gate Array缩写，意为现场可编程门阵列；CPLD是Complex Promrammable Logic Device的缩写，意为复杂可编程逻辑器件。

　 　随着芯片技术的发展，CPLD和FPGA的概念在某些方面已经模糊，如Altera和Lattice公司把小容量（小于2K左右逻辑单元）非挥发的可编 程器件归到CPLD里；如Altera的MAXII系列和Lattice的MACH XO系列芯片，把基于SRAM的FPGA和FLASH的储存单元做到一个芯片里面。那么CPLD与FPGA区别有哪些？电子发烧友网编辑跟大家一起分享。

　　本站小编将从结构、系统、设计技巧、厂商命名法则等几个方面来为大家阐述和分析CPLD与FPGA的区别，并分享CPLD与FPGA的辨别方法。

　　1.结构上的区别

　　CPLD是粗粒结构，这意味著进出器件的路径经过较少的开关，相应地延迟也小。因此，与等效的FPGA相比，CPLD可工作在更高的频率，具有更好的性能。CPLD的另一个好处是其软件编译快，因为其易于路由的结构使得布放设计任务更加容易执行。

　　FPGA是细粒结构，这意味著每个单元间存在细粒延迟。如果将少量的逻辑紧密排列在一起，FPGA的速度相当快。然而，随著设计密度的增加，信号不得不通过许多开关，路由延迟也快速增加，从而削弱了整体性能。CPLD的粗粒结构却能很好地适应这一设计布局的改变。

　　FPGA与CPLD通常的分类方法是：

　　将以乘积项结构方式构成逻辑行为的器件称为CPLD，如Lattice的ispLSI系列、Xilinx的XC9500系列、Altera的MAX7000S系列和Lattice（原Vantis）的Mach系列等。

　　将以查表法结构方式构成逻辑行为的器件称为FPGA，如Xilinx的SPARTAN系列、Altera的FLEX10K或ACEX1K系列等。

　　2.系统上的区别

　　尽管FPGA和CPLD都是可编程ASIC器件，有很多共同特点，但由于CPLD和FPGA结构上的差异，具有各自的特点：

　　①CPLD更适合完成各种算法和组合逻辑，FP GA更适合于完成时序逻辑。换句话说，FPGA更适合于触发器丰富的结构，而CPLD更适合于触发器有限而乘积项丰富的结构。

　　②CPLD的连续式布线结构决定了它的时序延迟是均匀的和可预测的，而FPGA的分段式布线结构决定了其延迟的不可预测性。

　　③在编程上FPGA比CPLD具有更大的灵活性。CPLD通过修改具有固定内连电路的逻辑功能来编程，FPGA主要通过改变内部连线的布线来编程;FP GA可在逻辑门下编程，而CPLD是在逻辑块下编程。

　　④FPGA的集成度比CPLD高，具有更复杂的布线结构和逻辑实现。

　　⑤CPLD比FPGA使用起来更方便。CPLD的编程采用E2PROM或FASTFLASH技术，无需外部存储器芯片，使用简单。而FPGA的编程信息需存放在外部存储器上，使用方法复杂。

　　⑥CPLD的速度比FPGA快，并且具有较大的时间可预测性。这是由于FPGA是门级编程，并且CLB之间采用分布式互联，而CPLD是逻辑块级编程，并且其逻辑块之间的互联是集总式的。

　 　⑦在编程方式上，CPLD主要是基于E2PROM或FLASH存储器编程，编程次数可达1万次，优点是系统断电时编程信息也不丢失。CPLD又可分为在 编程器上编程和在系统编程两类。FPGA大部分是基于SRAM编程，编程信息在系统断电时丢失，每次上电时，需从器件外部将编程数据重新写入SRAM中。 其优点是可以编程任意次，可在工作中快速编程，从而实现板级和系统级的动态配置。

　　⑧CPLD保密性好，FPGA保密性差。

　　⑨一般情况下，CPLD的功耗要比FPGA大，且集成度越高越明显。

　　3.设计技巧上的区别

　 　FPGA是细粒器件，其基本单元和路由结构都比CPLD的小。FPGA是“寄存器丰富”型的（即其寄存器与逻辑门的比例高），而CPLD正好相反，它是 “逻辑丰富”型的。很多设计人员偏爱CPLD是因为它简单易用和高速的优点。CPLD更适合逻辑密集型应用，如状态机和地址解码器逻辑等。而FPGA则更 适用于CPU和DSP等寄存器密集型设计。

　　小结：许多设计人员都熟悉传统的CPLD，并喜欢这种结构所固有的灵活性和易用性。CPLD 为ASIC和FPGA设计人员提供了一种很好的替代方案，可让他们以更简单、方便易用的结构实现其设计。CPLD现已达到数十万门的密度，并可提供当今通 信设计所需的高性能。大于50万门的设计仍需ASIC和FPGA，但对于小型设计，CPLD不失为一个高性价比的替代方案。

　　简单的来说，CPLD更适合做逻辑，FPGA更适合做时序。

　　4.如何根据芯片型号来辨别

　　目前国内使用的主流FPGA和CPLD芯片，主要是Altera和Xilinx两家。

　　要辨别他们，读出芯片上标称的型号即可，如果对器件熟悉的话，一看型号的前缀就能辨别

　　1）以Altera公司的片子为例：

　　ALTERA公司的产品一般以EP开头，代表可重复编程。

　　①如果型号以EPM********开头，即MAX系列（其中MAX代表阵列矩阵），就是CPLD

　　②ALTERA公司的FPGA产品系列代码为EP或EPF，典型产品型号含义如下：

　　EPF10K10：FLEX10K系列FPGA，典型逻辑规模是10K有效逻辑门。

　　EPF10K30E：FLEX10KE系列FPGA，逻辑规模是EPF10K10的3倍。

　　EPF20K200E：APEX20KE系列FPGA，逻辑规模是EPF10K10的20倍。

　　EP1K30：ACEX1K系列FPGA，逻辑规模是EPF10K10的3倍。

　　EP1S30：STRATIX系列FPGA，逻辑规模是EPF10K10的3倍。

　　如果以EP2C8*******开头，那它就是CycloneII系列FPGA芯片的一种，等等

　　③ALTERA公司的FPGA配置器件系列代码为EPC，典型产品型号含义如下：

　　EPC1：为1型FPGA配置器件。（存放配置文件的存储器）

　　2）Xilinx公司的CPLD和FPGA器件系列

　　Xilinx公司的产品一般以XC开头，代表Xilinx公司的产品。典型产品型号含义如下：

　　①xilinx的XC9500系列 —— cpld

　　XC95108-7 PQ 160C：XC9500系列CPLD，逻辑宏单元数108，引脚间延时为7ns，采用PQFP封装，160个引脚，商用。

　　②xilinx的SPARTAN系列——fpga

　　XC2064：XC2000系列FPGA，可配置逻辑块（configurable Logic Block，CLB）为64个（只此型号以CLB为特征）。

　　XC2018：XC2000系列FPGA，典型逻辑规模是有效门1800。

　　XC3020：XC2000系列FPGA，典型逻辑规模是有效门2000。

　　XC4002A：XC4000A系列FPGA，典型逻辑规模是2K有效门。

　　XCS10：Spartan系列FPGA，典型逻辑规模是10K。

　　XCS30：Spartan系列FPGA，典型逻辑规模是XCS10的3倍。