FPGA和CPLD的区别及其用途介绍

　　FPGA/CPLD能完成任何数字器件的功能，上至高性能CPU，下至简单的74电路，都可以用FPGA/CPLD来实现。

　　FPGA/CPLD如同一张白纸或是一堆积木，工程师可以通过传统的原理图输入法，或是硬件描述语言自由的设计一个数字系统。通过软件仿真，我们可以事先验证设计的正确性。在PCB完成以后，还可以利用FPGA/CPLD的在线修改能力，随时修改设计而不必改动硬件电路。

　　使用FPGA/CPLD来开发数字电路，可以大大缩短设计时间，减少PCB面积，提高系统的可靠性。

　　FPGA/CPLD还可以做数字IC设计的前端验证，用这种方式可以很大程度上降低IC设计的成本。

　　FPGA/CPLD的这些优点使得FPGA/CPLD技术在90年代以后得到飞速的发展，同时也大大推动了EDA软件和硬件描述语言（HDL）的进步。

　　FPGA/CPLD的区别是：

　　1）各个厂家叫法不尽相同：

　　PLD（Programmable Logic Device）是可编程逻辑器件的总称，早期多EEPROM工艺，基于乘积项（Product Term）结构。

　　FPGA （Field Programmable Gate Arry）是指现场可编程门阵列，最早由Xilinx公司发明。多为SRAM 工艺，基于查找表（Look Up Table）结构，要外挂配置用的EPROM。

　　Xilinx把SRAM工艺，要外挂配置用的EPROM的PLD叫FPGA，把Flash工艺（类似EEPROM工艺），乘积项结构的PLD叫CPLD;

　　Altera把自己的PLD产品：MAX系列（EEPROM工艺），FLEX/ACEX/APEX系列（SRAM工艺）都叫作CPLD，即复杂PLD（Complex PLD）。

　　由于FLEX/ACEX/APEX系列也是SRAM工艺，要外挂配置用的EPROM，用法和Xilinx的FPGA一样，所以很多人把Altera的FELX/ACEX/APEX系列产品也叫做FPGA.

　　2）结构上的主要区别

　　逻辑块的粒度不同

　　逻辑块指PLD 芯片中按结构划分的功能模块，它有相对独立的组合逻辑阵列，块间靠互连系统联系.FPGA 中的CLB 是逻辑块，其特点是粒度小，输入变量为4～8 ，输出为1～2 ，因而只是一个逻辑单元，每块芯片中有几十到近千个这样的单元。 CPLD中逻辑块粒度较大，通常有数十个输入端和一、二十个输出端，每块芯片只分成几块。 有些集成度较低的（如ATV2500） 则干脆不分块。 显然，如此粗大的分块结构使用时不如FPGA 灵活。

　　逻辑之间的互连结构不同

　　CPLD 的逻辑块互连是集总式的，其特点是等延时，任意两块之间的延时是相等的，这种结构给设计者带来很大方便; FPGA 的互连则是分布式的，其延时与系统的布局有关，

　　3）应用范围也有所不同

　　逻辑系统通常可分两大类型：

　　1、逻辑密集型： 如高速缓存控制、DRAM 控制和DMA 控制等，它们仅需要很少的数据处理能力，但逻辑关系一般都复杂

　　2、数据密集型： 数据密集型需要大量数据处理能力，其应用多见于通讯领域。

　　为了选择合适的PLD 芯片，应从速度与性能、逻辑利用率、使用方便性、编程技术等方面进行考查。

　　速度与性能：

　　数据密集型系统，比如，通讯中对信号进行处理的二维卷积器。 在实现这一算法的逻辑系统中，每个单元所需要的输入端较少，但需要很多这样的逻辑单元。 这些要求与FPGA 的结构相吻合。 因为FPGA 的粒度小，其输入到输出的传输延迟时间很短，因而能获得高的单元速度。而控制密集型系统通常是输入密集型的，逻辑复杂，CLB 的输入端往往不够用，需把多个CLB 串行级联使用，同时CLB 之间的连接有可能通过多级通用PI 或长线，导致速度急剧下降。 因而实际的传输延迟时间要大CPLD. 比如，实现一个DRAM 控制器，它由四个功能块组成：刷新状态机、刷新地址计数器、刷新定时器和地址选择开关，需要的输入端有几十个，显然用CPLD 更合适.