1.1.2 CPLD/FPGA概述

现场可编程门阵列（FPGA）与复杂可编程逻辑器件（CPLD）都是可编程逻辑器件，它们是在PAL、GAL等逻辑器件的基础之上发展起来的。同以往的PAL、GAL等相比，CPLD/FPGA的规模比较大，可以替代几十甚至几千块通用IC芯片。这样的CPLD/FPGA实际上就是一个子系统部件。这种芯片受到世界各地电子工程设计人员的广泛关注和普遍欢迎。经过了十几年的发展，许多公司都开发出了多种可编程逻辑器件。比较典型的就是Xilinx公司的FPGA器件系列和Altera公司的CPLD器件系列，它们开发较早，占据了较大的PLD市场。通常来说，在欧洲用Xilinx公司产品的人多，在亚太地区用Altera公司产品的人多，在美国则是平分秋色。全球CPLD/FPGA产品60%以上是由Altera公司和Xilinx公司提供的。可以说，Altera公司和Xilinx公司共同决定了PLD技术的发展方向。当然，还有许多其他类型的器件，如：Lattice、Vantis、Actel、Quicklogic和Lucent公司的产品等。

尽管CPLD、FPGA和其他类型PLD的结构各有其特点和长处，但概括起来，它们是由3大部分组成的，即一个二维的逻辑块阵列（构成PLD器件的逻辑组成核心）；输入/输出块；连接逻辑块的连线资源。连线资源由各种长度的连线线段组成，其中也有一些可编程的连接开关，它们用于逻辑块之间、逻辑块与输入/输出块之间的连接。典型的PLD的框图如图1-2所示。对用户而言，CPLD与FPGA的内部结构稍有不同，但用法一样，因此在多数情况下，可不加以区分。

图1-2 典型的PLD的框图

CPLD/FPGA芯片都是特殊的ASIC芯片，它们除了具有ASIC的特点之外，还具有以下几个优点。

1）随着超大规模集成电路（Very Large Scale IC，VLSI）工艺的不断提高，单一芯片内部可以容纳上百万个晶体管，CPLD/FPGA芯片的规模也越来越大，其单片逻辑门数已达到上百万门，它所能实现的功能也越来越强，同时也可以实现系统集成。

2）CPLD/FPGA芯片在出厂之前都做过百分之百的测试，设计人员只需在自己的实验室里就可以通过相关的软硬件环境来完成芯片的最终功能设计。因此，CPLD/FPGA的资金投入小，节省了许多潜在的成本。

3）用户可以反复地编程、擦除、使用或者在外围电路不动的情况下用不同软件实现不同的功能。因此，用CPLD/FPGA试制样片，能以最快的速度占领市场。CPLD/FPGA软件包中有各种输入工具、仿真工具、版图设计工具和编程器等产品，电路设计人员在很短的时间内就可完成电路的输入、编译、优化及仿真，直至最后芯片的制作。当电路有少量改动时，更能显示出CPLD/FPGA的优势。当电路设计人员使用CPLD/FPGA进行电路设计时，不需要具备专门的IC深层次的知识。CPLD/FPGA软件易学易用，可以使设计人员更能集中精力进行电路设计，快速将产品推向市场。