Taal wijzigen
Introductie
Bij het ontwerpen van PCB's is het belangrijk om onderscheid te maken tussen FPGA en CPLD, omdat de twee enorm kunnen verschillen in functionaliteit en efficiëntie. PCBTok zal hier uitgebreid op ingaan om de klant te helpen bepalen welke het meest geschikt is voor hun PCB-vereisten.
FPGA en CPLD
Dit zijn beide configureerbare geïntegreerde schakelingen, wat betekent dat ze geprogrammeerd kunnen worden om bepaalde functies uit te voeren. Deze IC's hebben analoge en digitale blokken in matrixvorm die geprogrammeerd kunnen worden met behulp van programmeerbaar, eenmalig programmeerbaar (OTP) niet-vluchtig geheugen. Dit is mogelijk met behulp van FPGA's en CPLD's, en dit is een van de voordelen van het gebruik van beide. Het biedt ook unieke componenten die specifiek zijn ontworpen voor het doel waarvoor ze nodig zijn; dit maakt het mogelijk om flexibele oplossingen te bedenken voor het project waaraan u werkt. Dergelijke apparaten zijn flexibel in hun ontwerp en kunnen daardoor transformeerbare functies in één circuit integreren. Dit is met name belangrijk voor toekomstige elektronische systemen, omdat ze op deze manier veelzijdig inzetbaar zijn voor diverse toepassingen en omstandigheden.
Wat is CPLD?
CPLD is de afkorting van "Complex Programmable Logic Devices". Het is een halfgeleiderchip die wordt gebruikt bij de implementatie van digitale systemen. Een CPLD bestaat uit programmeerbare functionele blokken, waarbij elk blok macrocellen bevat. De basiselementen van een CPLD zijn macrocellen. De in- en uitgangen van de functionele blokken zijn met elkaar verbonden via een zogenaamde Global Interconnection Matrix (GIM). Deze interconnectiematrix is herconfigureerbaar, omdat er geen contacten tussen de functionele blokken zijn die kunnen worden gewijzigd. In feite zijn deze functionele blokken analoog aan een set logische poorten die worden gebruikt bij de ontwikkeling van schakelingen.
Hoe werkt het?
Deze technologie maakt gebruik van geheugentypen zoals CMOS EPROM, EEPROM, flashgeheugen en SRAM om kleine, snelle en energiezuinige logische schakelingen te bouwen. Deze apparaten worden geclassificeerd als grootschalige integratiecircuits (LSI) vanwege hun grote formaat en complexe structuur. CPLD-gebruikers kunnen hun eigen logische schakelingen creëren. Het ontwerp van digitale systemen gebeurt als volgt: er wordt gebruik gemaakt van speciale software en een hardwarebeschrijvingstaal om tot het ontwerp te komen. Vervolgens wordt de code in de chip geprogrammeerd met behulp van een downloadkabel, een proces dat bekend staat als in-system programming (ISP).
Componenten van CPLD
Laten we dieper ingaan op de elementen waaruit de CPLD bestaat en welke rol elk element speelt in de algehele prestatie van het apparaat.
Functieblok
In een CPLD is het functieblok het belangrijkste blok bij het ontwerpen ervan. Het heeft een AND-vlak dat ingangen ontvangt van andere functieblokken of I/O-functieblokken. Deze worden vervolgens gecombineerd en naar een OR-array geleid, die op zijn beurt naar een multiplexer (MUX) gaat. De uitgang van de MUX kan direct uit het blok gaan of via een gated flip-flop in de vorm van een getimede flip-flop. Dit functieblok kan ook een master reset-ingang, een selecteerbare exclusieve OF-functie en instelbare polariteitsprogrammering hebben.
interconnect
In een CPLD is de interconnect een set van programmeerbare verbindingspunten waarlangs signalen binnen de CPLD kunnen worden gerouteerd. Deze grote matrix stelt u in staat om de signalen precies te routeren waar u ze wilt hebben en waarheen u ze wilt hebben, en dit zorgt er zeker voor dat alle componenten in het systeem snel en effectief met elkaar worden verbonden.
Input/Output-blokken
Met behulp van input/output-blokken worden signalen met de vereiste spanning en stroom naar de CPLD-pinnen overgebracht. Hierdoor worden wachttijden geëlimineerd, de inactieve tijd van het apparaat verkort en extra bronnen toegevoegd.
Voordelen van CPLD
Aanpassingsvermogen
Dit komt omdat u CPLD's meerdere keren kunt herprogrammeren, waardoor ze zeer flexibel zijn. U kunt ze aanpassen voor diverse logische vereisten, afhankelijk van de wijzigingen die in uw project optreden. Door deze flexibiliteit te gebruiken, kunt u enkele wijzigingen aanbrengen zonder dat u hoeft te investeren in nieuwe hardware, wat tijdrovend en duur is.
Consolidering
CPLD's maken het makkelijker om uw boards te ontwerpen omdat ze u in staat stellen om meerdere logische blokken in één chip te integreren. Dit is voordelig omdat u geen extra onderdelen hoeft te kopen, wat uw opstelling alleen maar rommeliger maakt. Minder externe onderdelen, minder verbindingen om te maken en minder complicaties, wat u tijd bespaart en fouten minimaliseert.
Snelle ontwikkeling
CPLD's helpen je bij de ontwikkeling van je project, omdat ze het ontwerpen en prototypen ervan vereenvoudigen . Ze zijn programmeerbaar, waardoor je het ontwerp kunt aanpassen en met nieuwe concepten kunt experimenteren zonder te hoeven wachten op de ontwikkeling van nieuwe hardware. Deze snelle ontwikkelingscyclus zorgt ervoor dat je minder tijd kwijt bent en je ontwerp sneller op de markt kunt brengen.
Nadelen van CPLD
Beperkte capaciteit
CPLD's zijn minder complex dan FPGA's. CPLD's hebben echter een beperkte dichtheid vergeleken met FPGA's in termen van het aantal poorten dat ze kunnen bevatten. Deze hebben een beperkt aantal logische elementen, waardoor u mogelijk beperkt wordt in de ontwikkeling van complexe ontwerpen. Als uw project veel geavanceerde logica omvat, vindt u CPLD's mogelijk op geen enkele manier nuttig voor uw project.
Verminderde prestaties
CPLD's zijn echter over het algemeen langzamer dan FPGA's als het gaat om prestaties. Deze apparaten hebben doorgaans lagere kloksnelheden en langzamere propagatievertragingen in vergelijking met andere apparaten. Dit kan nadelig zijn bij projecten die frequente gegevensverwerking binnen een korte tijd vereisen. Maar als u wilt dat uw ontwerp snel presteert, dan krijgt u mogelijk niet de beste resultaten met CPLD's.
Minder middelen
CPLD's kunnen minder bronnen en functionaliteit hebben dan FPGA's. Deze beperking kan op de een of andere manier beperken wat u met uw ontwerp kunt doen. Als u echter uitgebreidere functies of meer opties wilt, zijn CPLD's mogelijk niet de juiste keuze. Voor complexere projecten kunt u een betere optie krijgen van FPGA's.
Toepassing
Hier zijn populaire toepassingen waarbij u CPLD's in hun PCB's kunt zien:
SDRAM-controller
Het ontwerp dat in dit artikel wordt gepresenteerd, omvat een eenvoudige SDRAM-controller die werkt met een 64 MB SDRAM en een 16-bits databus en kan worden geïmplementeerd met behulp van een CPLD. Deze omvatten onder andere het aansturen van de SDRAM, het genereren van de vernieuwingscyclus en bank-, rij- en kolomselectie en deze worden aangestuurd door de CPLD. Het beheert ook de buffering van de databus. Vanwege zijn parallelle I/O-capaciteit en een betrouwbaar timingsysteem is de CPLD perfect voor deze primaire bewerkingen. Voor de meer ontwikkelde geheugencontrollers is het gebruik van FPGA's echter geschikter.
LED-controller
Met een simpele CPLD is het mogelijk om een systeem van acht RGB-leds te beheren en te regelen voor verlichting. Dit systeem verwerkt ontstoorde knopinputs waarmee de gebruiker kan kiezen tussen verschillende modi. Het bevat ook PWM-signalen die worden gebruikt om de helderheid van de leds te regelen . De leds worden naar behoefte in- of uitgeschakeld. De CPLD in deze controller heeft acht tot zestien macrocellen, wat voldoende is voor alle "lijmlogica" van de controller. Dankzij de parallelle I/O kunnen meerdere leds tegelijk worden aangestuurd. De aansturing van de PWM-golfvormen gebeurt via timers die in de logica zijn geïntegreerd, waardoor het systeem efficiënt en effectief is.
Motorregelaar
Om een motorcontroller te besturen die zes motoren regelt, hebt u een middelgrote CPLD nodig. De CPLD regelt de snelheid en richting van elke motor en ook de activeringssignalen van de motoren. Het ontvangt ook positie- en snelheidsinformatie en controleert analoge spanning. Dankzij de macrocellen genereert de CPLD activeringssignalen voor de besturing van elke motor en signalen om ze aan te drijven. In de CPLD is er een extra logica om invoer te controleren en de feedback te verwerken. Deze opstelling maakt het gemakkelijker om de motoren goed te besturen, zodat er geen drastische veranderingen in hun snelheid of beweging optreden.
Wat is FPGA?
Een systeem dat bestaat uit een tweedimensionale array van programmeerbare logische blokken die met elkaar verbonden zijn met programmeerbare interconnects. Zodra een FPGA is gemaakt, kan deze opnieuw worden geprogrammeerd om andere functies te vervullen. In de huidige FPGA's zitten ongeveer 330,000 logische blokken en 1,100 I/O-pinnen. In dit geval moet u uw circuit maken en instellen met behulp van Hardware Description Language (HDL). Dit maakt het mogelijk voor een FPGA om te werken als een eenvoudige poort zoals de AND-poort of als een processor met meerdere kernen. Het nadeel is dat de configuraties zich in het hoofdgeheugen bevinden, wat betekent dat als de stroom wordt afgesloten, de configuraties verloren gaan.
Hoe werkt FPGA?
Een structuur die bestaat uit een tweedimensionale array van programmeerbare logische blokken en programmeerbare interconnects. Een FPGA is dan een programmeerbare chip die, eenmaal ontwikkeld, kan worden aangepast voor andere doeleinden. De huidige FPGA's worden geleverd met ongeveer 330,000 logische blokken en 1,100 I/O-pinnen. In dit geval moet u uw circuit ontwerpen en implementeren met behulp van HDL (Hardware Description Language). Dit maakt het mogelijk voor een FPGA om te fungeren als een eenvoudige poort, bijvoorbeeld de AND-poort of als een processor met meerdere kernen.
Componenten van FPGA
Logische blokken
Een FPGA heeft programmeerbare logische blokken die een belangrijke rol spelen in de FPGA. U kunt ook de logische functies voor uw gebruik definiëren en wijzigen. Het biedt ook de flexibiliteit om circuits te ontwerpen om specifieke functies en functies uit te voeren die moeilijk uit te voeren zijn.
Routing
Functionaliteit in een FPGA wordt gerealiseerd door programmeerbare routing. Het stelt iemand in staat om signalen te routeren tussen afzonderlijke delen van de FPGA op een manier die het meest geschikt is. Dit maakt het mogelijk om links te maken en te wijzigen volgens de gewenste ontwerpbehoeften die men kan hebben.
I/O-blokken
Ze regelen de datastroom in en uit de FPGA en maken zo de verbinding met andere apparaten mogelijk. Dit helpt u te garanderen dat uw FPGA een betrouwbare manier heeft om te interacteren met andere apparaten en systemen.
Voordelen van FPGA
Aanpassingsvermogen
Het grote voordeel van de FPGA's is de mogelijkheid om de logische functies te definiëren en opnieuw te definiëren zoals vereist. Dit betekent dat u aanpassingen kunt maken op basis van de specifieke behoeften of zelfs de veranderingen in de behoeften. Of u nu enkele functies moet afstemmen of uw ontwerp moet wijzigen, FPGA's helpen u dit te doen zonder veel moeite.
Snelheid naar de markt
FPGA's worden gebruikt om ervoor te zorgen dat u uw ideeën zo snel mogelijk op de markt brengt. Ze maken snelle ontwikkeling en testen van 'mashup'-applicaties en snelle aanpassing tijdens de ontwikkelingsfase mogelijk. Het kan u helpen om vaker te experimenteren en uw ideeën te herhalen, wat u op zijn beurt zal helpen om de tijdlijn en time-to-market van uw project te verkorten.
high performance
FPGA's zijn zeer efficiënt in de manier waarop ze taken uitvoeren, omdat ze dit binnen een korte tijd kunnen doen. Ze kunnen data-invoer verwerken en kunnen aan veel bewerkingen tegelijk werken. Het meest geschikt voor toepassingen die meer snelheid en vermogen nodig hebben om te berekenen om binnen een korte tijd betere resultaten te behalen.
Nadelen van FPGA
Kosten
Het grootste nadeel van FPGA's is dat ze vaak duurder zijn dan CPLD's, vooral wanneer ze worden gebruikt in grootschalige projecten. Terwijl u werkt aan een grootschalig ontwerp, zult u merken dat FPGA's duur zijn. Dit is iets dat u moet overwegen als de kosten een probleem vormen, aangezien het een extra uitgave is.
Stroomverbruik
Meestal verbruiken FPGA's meer stroom dan CPLD's. Er is echter één nadeel: als stroomverbruik een probleem is in uw project, kan dit een probleem zijn. Wanneer er meer stroom wordt verbruikt, wordt er meer warmte geproduceerd en worden de energierekeningen ook duurder.
Ingewikkeldheid
Ontwerpen voor FPGA's is wat uitdagender omdat deze apparaten talloze bronnen en kanalen voor interconnectie bieden. Dit betekent dat u wordt blootgesteld aan meer opties, wat goed is, maar het ontwerpproces wordt complexer en ingewikkelder.
Toepassing
Hier zijn populaire toepassingen waar u FPGA's in hun PCB's kunt zien:
Encryptieversneller
Ze hebben ook de mogelijkheid om encryptie-algoritmen uit te voeren zoals AES en SHA en RSA. Om een systeem te implementeren dat in staat is tot snelle informatieoverdracht, parallelle encryptie-/decryptie-engines om meerdere bewerkingen tegelijkertijd uit te voeren en verzoekbeheer met lage latentie. Dergelijke toepassingen worden het beste aangepakt door FPGA's omdat ze sneller en efficiënter zijn dan software-tegenhangers. De aard van FPGA's als herconfigureerbare fabric betekent dat er meerdere encryptiepaden kunnen worden ingesteld, die zorgen voor een hoge doorvoer. Ook bieden FPGA's gemakkelijke toegang tot de encryptie-engines, wat leidt tot een vermindering van de latentie. Deze zijn perfect voor het versnellen van de encryptieprocessen vanwege de volgende redenen.
Realtime videoverwerking
FPGA is zeer geschikt voor realtime videoverwerking. Het is mogelijk om ze toe te passen voor beeldfiltering, bewegingsschatting in videocodec en het bouwen van beeldpiramides. FPGA's kunnen deze taken uitvoeren omdat het parallelle systemen zijn. Sommige berekeningen, zoals bewegingsschatting en pixelverwerking, worden uitgevoerd met behulp van speciale DSP-blokken in FPGA's. Ze produceren ook beeldpiramides op de meest effectieve manier met behulp van hun logische structuur. Als u een neuraal netwerk implementeert voor objectdetectie, kunnen deze worden geconfigureerd naar de programmeerbare logica van de FPGA. Deze configuratie garandeert hoge en snelle videoverwerking, waardoor FPGA's het meest geschikt zijn voor het verwerken van videotaken in realtime.
Hogesnelheidsnetwerkrouter
Wanneer u te maken hebt met een router die tot 400 Gb per seconde moet verwerken, zijn efficiënte packet forwarding en snel opzoeken in de routingtabel belangrijk. Hetzelfde wordt bereikt door de FPGA's door het gebruik van DSP-slices en flexibele logische blokken. Ze ondersteunen ook traffic shaping en een hoge geheugenbandbreedte voor het bufferen van gegevens. Deze omvatten bijvoorbeeld 100Gbps Ethernet, door het gebruik van meerdere netwerkinterfaces wordt gegevensoverdracht eenvoudiger gemaakt door het gebruik van de I/O-blokken. Dit maakt ze ideaal voor gebruik in high-end netwerksystemen waar zaken als prestaties en flexibiliteit van essentieel belang zijn. U krijgt de snelheid en betrouwbaarheid die nodig zijn voor het uitvoeren van complexe netwerktaken.
FPGA en CPLD-functievergelijking
In de onderstaande tabel worden de belangrijkste kenmerken van programmeerbare logische apparaten (FPGA's en CPLD's) weergegeven, inclusief hun mogelijkheden, structuur en gebruik.
| CPLD | FPGA | |
| Afkorting | Complexe programmeerbare logische apparaten. | Veldprogrammeerbare poortarrays. |
| Architectuur | Geclassificeerd als grove korrel. Het heeft grotere en meer algemene logische blokken vergeleken met degene met fijnere korrel. | Geclassificeerd als fijnkorrelig. Heeft veel kleine en zeer veelzijdige logische blokken die de constructie van ingewikkelde en uitgebreide circuits mogelijk maken. |
| Toepassingen | Dit is het beste voor alleen basisgebruik. Deze zijn in staat om fundamentele functies uit te voeren, zoals logische functies en eenvoudige controlesystemen. | Perfect voor ingewikkelde toepassingen. Het wordt ook gebruikt in toepassingen die meer rekenkracht vereisen of complexe bewerkingen hebben, waaronder high-level signaalverwerking of high-speed databeheer en aangepaste hardwarekalibratie. |
| Gebaseerd op | CPLD's zijn gebaseerd op EEPROM-technologie, elke cel van de CPLD is programmeerbaar. Het gebruikt een type geheugen dat elektrisch kan worden beschreven en gewist. | Deze FPGA's zijn gebaseerd op RAM-technologie. RAM is een vluchtig geheugen in uw computer dat wordt gebruikt om gegevens en instructies op te slaan die op dat moment door uw systeem worden gebruikt. |
| Klokbeheer | Wat u zult opmerken bij het gebruik van een CPLD is dat, als het gaat om klokbeheer, de CPLD helemaal niet zo krachtig is. Het biedt beperkte manieren om de kloksignalen te beheren en te distribueren dan de andere complexe systemen die worden gebruikt bij het ontwerpen van digitale circuits.
| Dit betekent dat u bij gebruik van een FPGA de klok veel beter kunt beheren. Het bevat ook ingewikkelde tegels voor klokbeheer en kan met meerdere klokzones werken en scheeftrekken beheren en frequentiesynthese ondersteunen. |
| Kosten | Goedkoper. | Duur. |
| Definitie | Een chip die helpt bij de besturing van digitale apparaten. Digitale systemen gebruiken twee statussymbolen, bijvoorbeeld de binaire cijfers (0 en 1) in hun informatierepresentatie, in tegenstelling tot het analoge systeem dat een continuüm van waarden gebruikt. | Kan worden geprogrammeerd nadat het is geproduceerd. U kunt het instellen voor een specifieke taak en het zal die taak op de best mogelijke manier uitvoeren die u wilt. |
| Ontwerp invoermethoden | Geïmplementeerd door logische vergelijkingen voor de beschrijving van de macrocelfunctie met een eenvoudigere besturing. | maakt gebruik VHDL of Verilog voor volledige controle over het gedrag en de fysieke lay-out van het ontwerp. |
| Dichtheid | Lage tot gemiddelde dichtheid. | Gemiddelde tot hoge dichtheid. |
| Development Tools
| Wanneer u met CPLD's werkt, gebruikt u minder complexe logische compilers die minder verificatiemogelijkheden bieden. Dit is gemakkelijker te implementeren in het ontwikkelingsproces, maar de tools die voor dit doel worden gebruikt, zijn niet zo krachtig als die voor andere apparaten. | Bij het gebruik van FPGA heeft men de beschikking over een aantal ontwikkeltools die kunnen helpen bij de simulatie van het ontwerp, de analyse van de timing en de lay-outMet deze hulpmiddelen kunt u uw ontwerp verfijnen, zodat het efficiënter wordt en beter aansluit bij de behoeften van uw project. |
| Interconnectiestructuur | De onderlinge verbindingsstructuur van de CPLD's is rigide. De verbindingen tussen de elementen worden gemaakt wanneer het product wordt vervaardigd en kunnen niet worden aangepast. | De interconnectstructuur van FPGA's is flexibel van aard. Op deze manier kunt u bepalen hoe en waar de componenten worden verbonden en hoe ze de informatie kunnen uitwisselen. |
| Logische blokken | Heeft ongeveer 100 tot 1000 logische poorten en is daarom nuttig in kleinere functies zoals lijmlogica. Dergelijke logische blokken kunnen worden gebruikt om verschillende componenten van een circuit te verbinden en minder gecompliceerde taken zeer goed uit te voeren. | Heeft ongeveer 100,000 logische poorten. U kunt dit gebruiken om ingewikkelde circuits te ontwerpen. Deze hoge capaciteit stelt u in staat om complexere bewerkingen uit te voeren en complexe ontwerpen te bedenken met veel gemak en in de kortst mogelijke tijd. |
| Prestaties | CPLD's hebben een lage prestatie vanwege hun basisstructuur vergeleken met de andere twee soorten PLD's. Hoewel ze vrij effectief zijn in eenvoudige handelingen, zijn ze mogelijk niet de beste om te gebruiken in een gecompliceerde handeling vergeleken met andere keuzes. Het is gebaseerd op de routing en als zodanig zijn de prestaties direct evenredig met de routering. | Deze, samen met de beschikbaarheid van een groot aantal I/O-interfaces, speciale geheugenblokken en DSP-blokken voor signaalverwerking maken FPGA's tot apparaten met hoge prestaties. Het biedt een stabiele doorvoer die niets te maken heeft met interne routing. |
| Energieverbruik | Vaak verbruiken ze meer stroom dan de andere beschikbare opties. Ze zijn over het algemeen krachtiger en kunnen meer energie verbruiken, dus moet er rekening mee worden gehouden bij het ontwerpen. | Minder stroomverbruik vergeleken met CPLD's. Hieronder staan enkele voordelen van energiezuiniger, die belangrijk kunnen zijn voor uw ontwerpen. |
| Verhouding van slippers | Bij een vergelijking van CPLD's met FPGA's is te zien dat CPLD's een lagere verhouding flip-flops hebben. | De flip-flops zijn meer in FPGA's vergeleken met CPLD's. Deze hogere flip-flop ratio in FPGA's vertaalt zich naar de mogelijkheid om meer data op te slaan en te manipuleren vergeleken met andere apparaten. |
| Herconfigureerbaarheid | CPLD's bieden minder herconfiguratiemogelijkheden vergeleken met de andere apparaten. Nadat ze zijn ingesteld, hebt u beperkte keuzes over hoe u hun gedrag kunt wijzigen. | FPGA's zijn beter configureerbaar dan andere apparaten op de markt. Ze kunnen de manier waarop ze werken gemakkelijk veranderen, zelfs nadat ze zijn geïnstalleerd om op een bepaalde manier te werken. |
| Security | Hebben eigenschappen waardoor ze moeilijk vatbaar zijn voor bepaalde vormen van aanvallen. | Zij lopen mogelijk een groter risico om blootgesteld te worden aan bepaalde vormen van aanvallen. |
| Structuur lijkt op | Een CPLD-structuur is vrijwel hetzelfde als de PAL, of Programmable Array Logic. Net als de PAL's worden CPLD's gebruikt om digitale signalen te configureren en implementeren en hebben ze niet de mogelijkheid om informatie op te slaan. | Een FPGA-structuur lijkt op een gate array, ook wel uncommitted logic array (ULA) genoemd. Net als gate arrays bieden FPGA's aanpasbare logische functies en kunnen ze voor verschillende doeleinden worden gebruikt. |
| Volatiliteit | Niet-vluchtig. De gegevens worden niet gewist wanneer de stroom wordt uitgeschakeld, dus uw gegevens zijn veilig. Wanneer het apparaat wordt uitgeschakeld, verliest u geen informatie of de configuratie-instellingen erin. | Onstabiel en lopen het risico om data te verliezen als de stroom wordt uitgeschakeld. Als u de configuratie of data elke keer dat u de FPGA inschakelt moet laden, dan zult u dat moeten doen. |
Kiezen tussen CPLD en FPGA
Er zijn een aantal factoren die in overweging moeten worden genomen bij het kiezen tussen CPLD en FPGA. Laten we nu eens kijken hoe elke technologie werkt in relatie tot de verschillende vereisten en u helpen de beste voor de klus te selecteren.
Ontwerpgrootte en complexiteit
Er zijn een paar factoren die kunnen helpen bij het beslissen tussen CPLD en FPGA; het zijn de grootte en complexiteit van het PCB-ontwerp. Als u een klein ontwerp hebt met niet zo veel logische elementen en eenvoudige functionaliteiten, dan voldoet een CPLD goed aan uw behoeften. Het is goed voor dergelijke doeleinden. Maar als uw project vrij groot is en ingewikkeldere bewerkingen omvat, kan het effectiever zijn om een FPGA te gebruiken.
Prestatiebehoeften
Bij het vergelijken van CPLD's en FPGA's is er één factor waarmee rekening moet worden gehouden: de prestaties. CPLD's hebben doorgaans een lagere maximale kloksnelheid en een langere voortplantingsvertraging dan de standaard PLD's. Dit betekent dat ze minder geschikt zijn voor ontwerpen met hoge snelheden. FPGA's daarentegen zijn over het algemeen ontwikkeld met hoge snelheden in het achterhoofd en kunnen timingproblemen gemakkelijk oplossen. Als je realtime verwerking in je project nodig hebt, zijn FPGA's geschikter dan microcontrollers.
Vermogensbeperkingen
CPLD's staan erom bekend minder stroom te verbruiken, zowel statisch als dynamisch, dan FPGA's. Als het aankomt op het gebruik van stroom, is het verstandiger om CPLD's te gebruiken als uw project efficiëntie vereist. Deze zijn geschikt voor toepassingen waarbij stroomverbruik een belangrijke factor is. FPGA's zijn daarentegen krachtiger en gebruiken daarom meer stroom.
Budgetfactoren
Deze zijn over het algemeen goedkoper dan programmeerbare ASIC's en daarom ideaal voor kleine projecten met een beperkt budget. Ze zijn perfect voor eenvoudige ontwerpen tegen lagere kosten. FPGA's daarentegen zijn duurder, maar bieden de gebruiker veel meer mogelijkheden en opties. Het staat buiten kijf dat ze geschikter zijn voor uitgebreidere en complexere ontwerpen, waarbij de extra kosten worden gecompenseerd door de verbeterde functionaliteit. Als u met een beperkt budget en een kleiner ontwerp werkt, zijn CPLD's wellicht geschikter. Voor complexere eisen, en als de kosten geen probleem vormen, bieden FPGA's talrijke voordelen.
Wanneer moet u CPLD gebruiken?
CPLD's worden gebruikt in bepaalde toepassingen waar de kenmerken van CPLD's het meest voordelig blijken te zijn. U zou CPLD's moeten gebruiken voor:
- Voor taken die veel computerkracht vereisen, bijvoorbeeld videoverwerking of encryptie.
- Wanneer u met meerdere datasets werkt en u analytische gegevens nodig hebt en aan meerdere taken tegelijk werkt.
- Het is vooral toepasbaar bij gebruik van geavanceerde verbindingsprotocollen zoals PCIe, Ethernet of SATA.
- Om nieuwe chips of systemen te testen en te ontwikkelen voordat ze definitief zijn.
Wanneer moet je FPGA gebruiken?
FPGA's zijn een goede keuze voor toepassingen die zowel flexibiliteit als betaalbaarheid vereisen. Ze zijn geschikt voor:
- De fundamentele besturingsfuncties van de lijmlogica en de verbindingscomponenten.
- Projecten met lage kosten waarvoor niet veel functies nodig zijn.
- Kleine ontwerpen waarbij CPLD's compactere opties hebben vergeleken met andere technologieën.
Conclusie
Hieronder vindt u de vergelijking tussen CPLD en FPGA in hun sterke en zwakke punten. CPLD's zijn flexibele geïntegreerde schakelingen met snelle ontwikkelingscycli, hoewel ze een beperkte capaciteit hebben, niet zo snel zijn als andere en schaarse middelen hebben. FPGA's zijn flexibeler en bieden hogere prestaties in vergelijking met hun tegenhangers, maar ze zijn duur en verbruiken meer stroom en zijn ook niet eenvoudig te ontwerpen.
