PLD/FPGA基本使用问题

1.PLD,CPLD,FPGA有何不同?

不同厂家的叫法不尽相同，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. 我原来有一个74系列设计的电路，工作很正常，为什么原封不动集成到PLD中以后却不能正常工作，是芯片有问题吗？

这是一个非常有代表性的问题。设计PLD/FPGA内部电路与设计74的分立电路是有区别的。这个问题是由于电路中的毛刺造成的。电路布线长短不同造成延时不一致，有竞争冒险，会产生毛刺。分立元件之间存在分布电容和电感可以滤掉这些毛刺，所以用分立元件设计电路时，很少考虑竞争冒险和毛刺问题，但PLD/FPGA内部没有分布电容和电感，不可以滤掉任何毛刺（哪怕只有1ns)。有些毛刺是可以忽略的，有些是致命的（如D触发器的clk,clr,PRN端）、。这些致命的毛刺将导致电路不能正常工作。这是设计FPGA和设计分立元件最大的不同。可以通过修改电路减少有害毛刺。参见: 培训中心>培训资料> PLD设计技巧――消除组合逻辑产生的毛刺  和 PLD设计技巧――采用同步电路设计 ，根据经验，几乎所有稳定性或可靠性问题都是由PLD内部电路设计不合理造成的，这一点要千万小心。

　

3. 如何将信号做一定延时？

当需要对某一信号作一段延时时，初学者往往在此信号后串接一些非门或其它门电路，此方法在分离电路中是可行的。但在ＦＰＧＡ中，开发软件在综合设计时会将这些门当作冗余逻辑去掉，达不到延时的效果。用ALTERA公司的MaxplusII开发ＦＰＧＡ时，可以通过插入一些ＬＣＥＬＬ原语来产生一定的延时，但这样形成的延时在ＦＰＧＡ芯片中并不稳定，会随温度等外部环境的改变而改变，因此并不提倡这样做。在此，可以用高频时钟来驱动一移位寄存器，待延时信号作数据输入，按所需延时正确设置移位寄存器的级数，移位寄存器的输出即为延时后的信号。此方法产生的延时信号与原信号比有误差，误差大小由高频时钟的周期来决定。对于数据信号的延时，在输出端用数据时钟对延时后信号重新采样，就可以消除误差。

　

4.什么是IP核或IP库? 有那些种类？

IP核是指：将一些在数字电路中常用但比较复杂的功能块，如FIR滤波器，SDRAM控制器，PCI接口等等设计成可修改参数的模块，让其他用户可以直接调用这些模块，这样就大大减轻了工程师的负担，避免重复劳动。随着CPLD/FPGA的规模越来越大，设计越来越复杂，使用IP核是一个发展趋势。 不过目前大多数库是收费的，如您希望一个免费方案，请到本站参考设计栏目里找一找。

　

5.如何设计3.3v,2.5v 等低电压PLD/FPGA的电源？

多用低压差线形稳压器(LDO)或采用开关电源，详细内容参见低电压PLD/FPGA的供电设计

　

6.CPLD/FPGA的宏单元是怎么定义？一个宏单元对应多少门？

宏单元（或逻辑单元）是PLD/FPGA的最基本单元，不同产品对这种基本单元的叫法不同，如LE,MC,CLB,Slices等，但每个基本单元一般都包括两部分，一部分实现组合逻辑，另一部分实现时序逻辑。各个厂家的定义可能不一样。对ALTERA的芯片，每个基本单元含一个触发器；对Xilinx的部分芯片，每个基本单元单元含两个触发器。一般不用“门”的数量衡量PLD/FPGA的大小，因为各家对门数的算法不一样，象ALTERA和Xilinx对门的计算结果就差了一倍，推荐用触发器的多少来衡量芯片的大小。如10万门的Xilinx的XC2S100有1200个slices，即含2400个触发器；5万门的ALTERA的1K50则含2880个LE，即2880个触发器。更详细资料请浏览PLD/FPGA原理栏目

好东西值得提倡！