CPLD与FPGA性能特点差异
可编程逻辑器件CPLD和FPGA的特点和应用
可编程逻辑器件CPLD和FPGA的特点和应用一、可编程逻辑器件(CPLD)的特点和应用：CPLD是一种具有很高逻辑容量的可编程逻辑器件，它通常由可编程逻辑单元(PLE)和可编程互连网络(PIN)组成。
CPLD的主要特点如下：1.逻辑容量大：CPLD的逻辑容量通常可以达到数千个逻辑门等效。
这使得CPLD非常适合那些需要大规模逻辑功能的应用，如控制器、通信接口和高级数学运算等。
2.可编程性强：CPLD可以通过编程操作来实现不同的逻辑功能。
它使用类似于电荷耦合器(CPL)的可编程逻辑单元来实现逻辑功能，其中每个CPL可以实现与或非门、与非门或非与门等逻辑运算。
3.器件内部拓扑复杂：CPLD具有丰富的内部互连网络，可以将各个逻辑元件之间的信号按照需要进行连接。
这使得CPLD可以实现复杂的信号处理和数据流处理功能。
4.快速重编程：CPLD可以在运行时进行在线编程，从而允许系统进行动态配置和故障恢复。
这一特点使得CPLD广泛应用于技术验证、原型设计和快速迭代开发等场景。
CPLD的应用主要集中在以下几个领域：1.控制器：CPLD可以用于实现各种控制器，如数字信号处理器(DSP)的外围控制器、数据采集/输出控制器等。
其高逻辑容量和可编程性强的特点使得CPLD非常适合这些应用场景。
2. 通信接口：CPLD可以实现多种通信协议和接口，如串行通信接口(SPI/I2C/UART)、嵌入式总线接口(PCI/USB/Ethernet)等。
这些接口在通信系统中起到了关键的作用。
3.高级数学运算：CPLD可以实现各种高级数学运算，如矩阵运算、滤波运算、FFT运算等。
这些运算对于数字信号处理(DSP)和图像处理等应用非常重要。
4.逻辑分析仪：CPLD可以实现逻辑分析仪的功能，用于捕获和分析数字信号的时序和逻辑关系。
逻辑分析仪在系统调试和故障分析中非常有用。
二、现场可编程门阵列(FPGA)的特点和应用：FPGA是一种具有大规模逻辑容量和可编程性的可编程逻辑器件。
1.2.CPLD与FPGA比较
CPLD与FPGA比较本节主要内容CPLD 与FPGA 对比工艺的差异内部结构分析编码方式安全性配置方式适用场合如何选择？2. FPGA的结构由若干独立的可编程逻辑模块LE组成。
用户可以通过编程将这些模块连接成所需要的数字系统。
属于高密度PLD，其集成度可达单片百万门以上。
LUT的实现方式a,b,c,d输入逻辑输出地址RAM中存储的内容3. CPLD 与FPGA的对比（1）FPGA为SRAM工艺，掉电后信息丢失，须外加专用配置芯片。
上电时，专用配置芯片把数据加载到FPGA中。
FPGA功能可在运行时动态配置，实时改变逻辑功能，灵活性强。
CPLD程序下载后掉电后不丢失，不需要外接配置芯片。
（2）CPLD的安全性更高。
由于配置芯片的存在，FPGA的保密性比CPLD差，逻辑数据有可能被读取。
（3）工艺决定了CPLD是有一定的擦写次数限制的。
而FPGA在实际使用中几乎可以说是无配置次数限制。
3. CPLD 与FPGA的对比（4）由于工艺难度的差异，CPLD一般集成度较低，大多为几千门或几万门的芯片规模，做到几十万门已经很困难。
而FPGA基于SRAM工艺，集成度更高，最新的FPGA产品已经近千万门的规模。
（5）CPLD更适合完成的是复杂的组合逻辑，如编、译码的工作。
而FPGA更适合做复杂的时序逻辑。
也就是FPGA更适合触发器丰富的逻辑结构，CPLD适合于触发器有限但是与或关系丰富的逻辑结构。
（6）由于工艺的原因，一般CPLD会比FPGA的功耗高。
4.CPLD与FPGA如何选择？（1）一般组合逻辑多的电路设计采用CPLD，时序控制复杂的电路采用FPGA;（2）根据电路复杂程度，逻辑资源是否够用进行选择，需要资源多，FPGA一般更经济；（3）资源需求少，如仅仅扩展IO，简单通信、控制、保护等，选择CPLD；（4）信号处理，数据处理、图像处理、复杂控制电路多采用FPGA。
CPLD与FPGA的区别与优缺点
4、 应 用 范 围 的 不 同
系统；
CPLD 逻 辑 能 力 强 而 寄 存 器 少 ， 适 用 于 控 制 密 集 型
系统。
FPGA 逻 辑 能 力 较 弱 但 寄 存 器 多 ， 适 于 数 据 密 集 型
CPLD 和 FPGA 的 优 点 ： 1.规 模 越 来 越 大 ， 实 现 功 能 越 来 越 强 ， 同 时 可 以 实 现 系 统 集 成 。 2.研 制 开 发 费 用 低 ， 不 承 担 投 片 风 险 ， 使 用 方 便 。 3.通 过 开 发 工 具 在 计 算 机 上 完 成 设 计 ， 电 路 设 计 周 期 短 。 4.不 需 要 设 计 人 员 了 解 很 深 的 IC 知 识 ， EDA 软 件 易 学 易 用 。 5.通 过 FPGA 和 CPLD 开 发 的 系 统 成 熟 后 ， 可 以 进 行 ASIC 设 计 ， 形成批量生产。
CPLD 和 FPGA 的区别与优缺点
FPGA（Field Programmable Gates Array 现场可编程门阵列，内部结构为门 阵列构成静态存储器（SRAM）。该 SRAM 可构成函数发生器，即查找表，通 过查找表可实现逻辑函数功能）
CPLD（ Complex Programmable Logic Device 复 杂 可 编 程逻辑器件，内部结构为“与或阵列”。该结构来自于典型的 PAL、 GAL 器 件 的 结 构 。 任 意 一 个 组 合 逻 辑 都 可 以 用 “ 与 — 或 ” 表 达 式 来 描 述 ，所 以 该 “ 与 或 阵 列 ” 结 构 能 实 现 大 量 的 组 合 逻 辑 功能）
结构
FPGA 器件在结构上 ,由逻辑功能块排列为阵列 ,并由可编程的内部连线连接这些功能块来 实现一定的逻辑功能 CPLD 是将多个可编程阵列逻辑 (PAL)器件集成到一个芯片 ,具有类似 PAL 的结构。一般 情况下 CPLD 器件中至少包含三种结构 :可编程逻辑功能块 (FB);可编程 I/ O 单元 ;可编程
FPGA与CPLD 总结
CPLD(complex programable logic device)复杂可编程逻辑器件FPGA（field programable gate array)现场可编程门阵列FPGA和CPLD的逻辑单元本身的结构与SPLD相似，即与阵列和可配置的输出宏单元组成。
FPGA逻辑单元是小单元，每个单元只有1-2个触发器，其输入变量通常只有几个因而采用查找表结构（PROM形式）这样的工艺结构占用的芯片面积小，速度高（通常只有1-2纳秒），每个芯片上能集成的单元数多，但逻辑单元功能弱。
如果想实现一个较复杂的功能，需要几个这样的单元组合才能完成（总延时是各个单元延时和互连延时的和），互连关系复杂。
CPLD中的逻辑单元是单元，通常其变量数约20-28个。
因为变量多，所以只能采用PAL结构。
由于这样的单元功能强大，一般的逻辑在单元内均可实现，因而其互连关系简单，一般通过集总总线既可实现。
电路的延时通常就是单元本身和集总总线的延时（通常在数纳秒至十几纳秒），但是同样集成规模的芯片中的触发器的数量少得多。
从上面分析可知道：小单元的FPGA较适合数据型系统，这种系统所需要的触发器数多，但是逻辑相对简单；大单元的CPLD较适合逻辑型系统，如控制器等，这种系统逻辑复杂，输入变量多，但触发器需求量相对较少。
反熔丝工艺只能一次性编程，EPROM EEPROM 和FLASH工艺可以反复的编程，但是他们一经编程片内逻辑就被固定。
他们都是只读型（ROM）编程，这类编程不仅可靠性较高还可以加密。
XILINX公司的FPGA芯片采用RAM型编程，相同集成规模的芯片中的触发器数目较多，功耗低，但是掉电后信息不能保存，必须与存储器联用。
每次上电时必须先对芯片配置，然后才能使用，这似乎是RAM型PLD的缺点，但是ROM型PLD中的编程信息在使用时是不能变化的，RAM型PLD却可以在工作时更换内容，实现不同的逻辑。
CPLD和FPGA的结构，性能对照：CPLD FPGA PROM集成规模：小（最大数万门）大（最高达百万门）单元粒度：大（PAL结构）小（PROM结构）互连方式：集总总线分段总线长线专用互连编程工艺：EPROM EEPROM FLASH SRAM编程类型：ROM RAM型须与存储器联用信息：固定可实时重构触发器数：少多单元功能：强弱速度：高低222222222222222222222222222222222222延迟：确定，可以预测不能确定不能预测功耗：高低加密性能：可加密不能加密适用场合：逻辑型系统数据型系统LCA（LOGIC CELL ARRAY）逻辑单元阵列CLB（CONFIGURABLE LOGIC BLOCK）可配置逻辑模块IOB（INPUT OUTOUT BLOCK）输入输出块Spartan-xl系列FPGA的主要特性SPARTAN-XL系列的FPGA具有低压，低功耗的特点。
CPLD和FPGA的区别
FPGA（Field－Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD 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（ASIC）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。
目前以硬件描述语言（Verilog 或VHDL）所完成的电路设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至FPGA 上进行测试，是现代IC 设计验证的技术主流。
这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路（比如AND、OR、XOR、NOT）或者更复杂一些的组合功能比如解码器或数学方程式。
在大多数的FPGA里面，这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器（Flip－flop）或者其他更加完整的记忆块。
系统设计师可以根据需要通过可编辑的连接把FPGA内部的逻辑块连接起来，就好像一个电路试验板被放在了一个芯片里。
一个出厂后的成品FPGA的逻辑块和连接可以按照设计者而改变，所以FPGA可以完成所需要的逻辑功能。
FPGA一般来说比ASIC（专用集成芯片）的速度要慢，无法完成复杂的设计，而且消耗更多的电能。
但是他们也有很多的优点比如可以快速成品，可以被修改来改正程序中的错误和更便宜的造价。
厂商也可能会提供便宜的但是编辑能力差的FPGA。
因为这些芯片有比较差的可编辑能力，所以这些设计的开发是在普通的FPGA上完成的，然后将设计转移到一个类似于ASIC的芯片上。
另外一种方法是用CPLD（复杂可编程逻辑器件备）。
CPLD与FPGA的关系早在1980年代中期，FPGA已经在PLD设备中扎根。
CPLD和FPGA包括了一些相对大数量的可以编辑逻辑单元。
CPLD逻辑门的密度在几千到几万个逻辑单元之间，而FPGA通常是在几万到几百万。
CPLD和FPGA的主要区别是他们的系统结构。
CPLD是一个有点限制性的结构。
这个结构由一个或者多个可编辑的结果之和的逻辑组列和一些相对少量的锁定的寄存器。
CPLD和FPGA的区别
《CPLD和FPGA的区别》1).两者的区别:最大的区别，就是CPLD进行一次下载编程（写入操作）后，其逻辑门组合方式就保存下来，不管什么时候断电，通电，他都可以执行上一次的逻辑功能。
FPGA不能保存上次逻辑功能，断电后，FPGA就失去所有配置。
因此FPGA通常需要带一块配置芯片，在通电后，对FPGA进行重新配置，恢复功能（重配置需要时间，CPLD通电后，马上就可以执行相应逻辑）。
CPLD的擦写次数非常有限，经过100～1000次左右的反复擦写就报废了。
而FPGA可以反复擦写无限次（当然，实际上是有限的。
但是在通常使用中，就算你反复擦写，大概你挂了，它还没有挂）。
FPG的配置芯片擦写次数有限，而且常常只能烧写一次（OTP)。
CPLD的容量一般比较小，FPGA容量很大。
综合上面所有的情况，结论是这样的，你在学习阶段，或者开发阶段，最好使用FPGA，因为可以反复擦写，不对马上重新烧写。
只要不断电，你烧写下去的逻辑功能是一直可用的。
定型后可以使用CPLD，可以免去FPGA。
但是当你的配置容量非常大的时候，CPLD装不下，你又必须采用FPGA了，这个时候，在最后成品上需要加配置芯片（当然也用单片机模拟配置芯片，具体这个地方不介绍）。
市面上尤其是学校里面可以看到Xilinx公司或者Altera公司各种不同的开发板，其实只有两个大类，CPLD开发板和FPGA开发板。
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更适合完成各种组合逻辑,ＦＰＧＡ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;ＦＰＧＡ可在逻辑门下编程,而ＣＰＬＤ是在逻辑块下编程。
CPLD和FPGA原理
CPLD和FPGA原理FPGA是现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array）的缩写，它是一种可编程逻辑器件，与CPLD相比，FPGA具有更大规模的逻辑门和更复杂的互连电路。
FPGA的核心原理是由多个查找表（Look-Up Table，LUT）和触发器组成的逻辑区块组（Logic Block Array），这些逻辑区块组之间通过可编程互连电路进行连接。
FPGA被广泛应用于复杂的数字系统设计和高速应用，由于具有高灵活性和可实时配置的特点，FPGA在电子领域的应用日益普及。
CPLD和FPGA的主要区别在于规模和可编程性。
CPLD通常具有几千至几万个逻辑门和触发器，适用于较小规模的设计和低速应用。
而FPGA则通常具有数十万至数百万个逻辑门和触发器，适用于大规模复杂的设计和高速应用。
CPLD的可编程性较低，逻辑功能和互连电路的配置较为简单，因此设计和开发过程相对简单；而FPGA的可编程性较高，可以实现更复杂的逻辑功能和互连电路，但也需要更复杂的设计和开发过程。
CPLD和FPGA的编程方式也略有不同。
对于CPLD，通常使用一种称为可编程逻辑器件集成环境（PLD Integrated Development Environment，PLD-IDE）的软件来进行设计、仿真和烧录。
而对于FPGA，通常使用一种称为可编程逻辑设备集成环境（FPGA Integrated Development Environment，FPGA-IDE）的软件来进行设计、仿真、综合和实现。
这些开发环境提供了图形化界面和高级编程语言，使得用户可以通过简单的操作实现复杂的逻辑设计。
总结起来，CPLD和FPGA都是可编程逻辑器件，通过内部的可编程互连电路和可编程逻辑门实现逻辑功能的配置。
CPLD适用于较小规模和低速应用，具有较低的功耗和较低的成本；而FPGA适用于大规模复杂和高速应用，具有高灵活性和可实时配置的特点。
CPLD,FPGA有何不同
1、PLD，CPLD，FPGA有何不同? TOP答：不同厂家的叫法不尽相同，PLD是可编程逻辑器件的总称，早期多EEPROM工艺，基于乘积项结构。
FPGA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、乘积项结构的PLD叫CPLD;Altera把自己的PLD产品:MAX系列，FLEX/ACEX/APEX系列都叫作CPLD，即复杂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、NiosII嵌入式处理器是一个什么样的处理器？与其他相比具有哪些功能? TOP答：1）Nios II嵌入式处理器是一个用户可配置的通用RISC嵌入式处理器。
它的易用性和灵活性使它成为世界上最流行的嵌入式处理器之一。
2）Cyclone II FPGA系列是价格极其敏感应用的正确选择，因为其提供了与所有其他成本优化FPGA系列相比最低的单LE价格。
每个Cyclone II器件都被设计拥有一套最佳的功能，包括：● 多达68,416 LE用于高密度应用多达1.1兆比特的嵌入式处理器用于通用存储● 多达150个18x18 嵌入式处理器用于低成本数字信号处理（DSP）应用● 专用外部存储器接口电路用以连接DDR2、DDR和SDR SDRAM以及QDRII SRAM存储器件● 最多4个嵌入式PLL，用于片内和片外系统时钟管理● 支持单端I/O标准用于64-bit/66-MHz PCI和64-bit/100-MHz PCI-X (模式1)协议● 具有差分I/O信号，支持RSDS、mini-LVDS、LVPECL和LVDS，数据速率接收端最高达805兆比特每秒（Mbps），发送端最高622Mbps ● 对安全敏感应用进行自动CRC检测● 具有支持完全定制Nios? II嵌入式处理器● 采用串行配置器件的低成本配置解决方案● 可通过Quartus II软件的OpenCore Plus评估功能进行免费的IP功能评估● Quartus II网络版软件提供免费软件支持。
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CPLD与FPGA区别
转载了网上的文章，帮大家了解下基本概念问题！
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,ＦＰＧＡ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;ＦＰＧＡ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Ｅ2Ｐ
ＲＯＭ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。