Le FPGA et CPLD des dispositifs ont été créés pour obtenir la densité du circuit et la vitesse de ASIC (Circuit intégré spécifique à une application) appareils, mais avec un délai d’exécution plus court pour les appareils programmables. La principale distinction entre un FPGA et un CPLD est qu'un FPGA possède plus de ressources logiques qu'un CPLD, qui est plus simple et possède moins d'interconnexions. Deux facteurs sont principalement pris en compte lors de la séparation du FPGA et du CPLD. Le premier est leur architecture et la manière dont elle implémente les différentes fonctions logiques. Deuxièmement, la technologie semi-conductrice spécifique utilisée dans le matériel.

Dans cet article, vous découvrirez la différence entre CPLD et FPGA . Mais avant de discuter des différences, vous devez connaître le CPLD et le FPGA avec leurs avantages et inconvénients.

Qu’est-ce que le CPLD ?

CPLD est une abréviation de « Dispositifs logiques programmables complexes » . C'est un circuit intégré qui aide à l'exécution de systèmes numériques. Un CPLD est constitué de blocs fonctionnels programmables, et chaque bloc a macrocellules . Les principaux éléments constitutifs du CPLD sont les macrocellules. Les E/S des blocs fonctionnels sont connectées via Matrice d'interconnexion mondiale (GIM) . Cette matrice d'interconnexion est reconfigurable car la modification des contacts entre blocs fonctionnels est impossible. Ces blocs fonctionnels sont équivalents à un ensemble de portes logiques.

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Il est important de prendre en compte la technique de programmation, la capacité I/P et les capacités des blocs fonctionnels lors de la conception des CPLD. En général, les CPLD sont non volatiles, simples à utiliser et peu coûteux.

Les CPLD sont disponibles dans différents types de boîtiers IC et familles logiques. La tension d'alimentation, le courant de veille, le courant de fonctionnement et la dissipation de puissance des CPLD sont également différents. De plus, ceux-ci sont disponibles avec différentes capacités de mémoire et options de prise en charge de la mémoire. La mémoire est généralement mesurée en bits ou en mégabits, et la prise en charge de la mémoire contient ROM, RAM et RAM à double port . Il comprend également FIFO (premier entré, premier sorti) et LIFO (dernier entré, dernier sorti) la mémoire, et CAM (mémoire adressable par contenu) .

Composants du CPLD

Il existe différents composants du CPLD. Certains composants principaux du CPLD sont les suivants :

Bloc fonctionnel
Dans un CPLD, un bloc fonctionnel possède un plan ET qui peut accepter des entrées provenant de blocs d'E/S, de blocs fonctionnels ou même de la réponse du même bloc fonctionnel. Après cela, les termes sont ajoutés au tableau OR et choisis à l’aide d’un gros multiplexeur. La sortie du MUX peut être déplacée directement du bloc ou via une bascule cadencée. Ce bloc fonctionnel peut également avoir une logique supplémentaire, comme un OU exclusif sélectionnable, un signal de réinitialisation générale et la possibilité de programmer la polarité à plusieurs étapes.Blocs d'entrée/sortie
Les blocs d'entrée/sortie sont utilisés pour envoyer des signaux aux broches CPLD aux niveaux de tension et de courant appropriés. Il permet de supprimer les retards, de réduire les exigences de temps de maintien de l'appareil et d'ajouter des ressources supplémentaires à l'appareil.Interconnexion
L'interconnexion d'un CPLD est une grande matrice de commutateurs programmables qui dirige le transfert des signaux d'une partie de l'appareil à une autre.Composants programmables
Il utilise également des composants programmables tels que PROM, EPROM, EEPROM et flash EPROM.

Avantages et inconvénients du CPLD

Le CPLD présente divers avantages et inconvénients. Certains principaux avantages et inconvénients du CPLD sont les suivants :

Avantages

1. C’est facile à concevoir.
2. Son coût de développement est faible.
3. Cela aide à réduire la surface du panneau.
4. Il offre une grande fiabilité.

Désavantages

1. Il s'agit d'un dispositif logique programmable plus compliqué.

Qu’est-ce que le FPGA ?

FPGA est une abréviation de « Réseaux de portes programmables sur site » . Il s'agit d'un dispositif semi-conducteur composé d'une matrice de blocs logiques configurables reliés entre eux via des interconnexions programmables. Après la production, un FPGA peut être reprogrammé pour répondre aux exigences. Les FPGA actuels ont environ 330000 blocs logiques avec 1 100 E/S .

Les utilisateurs peuvent utiliser le Langage de description du matériel (HDL) pour concevoir et configurer le circuit. Après cela, il peut exécuter une porte simple comme une porte ET ou un système complexe comme un processeur multicœur. Il enregistre toutes les configurations dans la mémoire principale. De ce fait, une panne de courant peut supprimer toutes ces configurations.

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Composants du FPGA

Il existe différents composants du FPGA. Certains composants principaux du FPGA sont les suivants :

Blocs logiques programmables
Il permet la mise en œuvre de fonctions logiques.Routage programmable
Il permet d’implémenter des fonctions.Blocs d'E/S
Il est utilisé pour établir des connexions de puces.

Avantages et inconvénients du FPGA

Les FPGA présentent divers avantages et inconvénients. Certains principaux avantages et inconvénients du FPGA sont les suivants :

Avantages

1. Les circuits intégrés FPGA sont largement accessibles et peuvent être rapidement programmés à l'aide du code HDL. La solution est ainsi proposée plus rapidement sur le marché.
2. Dans la conception FPGA, le logiciel gère le routage, le placement et le timing. Cela nécessite moins d’implication manuelle. Le flux de conception supprime les analyses fastidieuses et compliquées des lieux, des routeurs, de la planification des étages et des délais.
3. Les FPGA ont la capacité d'être programmés au niveau logique. En conséquence, il peut mettre en œuvre un traitement du signal plus rapide et plus parallèle. Il est difficile pour le processeur de s'exécuter.
4. Contrairement au développement des ASIC, qui implique des NRE (Dépenses Non Récurrentes) et des outils coûteux, le développement de FPGA est moins coûteux en raison d'outils moins coûteux et de l'absence de NRE.
5. Les FPGA peuvent être programmés au niveau logiciel à tout moment. En conséquence, le circuit intégré FPGA pourrait être reprogrammé ou réutilisé un nombre illimité de fois. Les FPGA peuvent également être programmés à distance.

Désavantages

1. La consommation d'énergie est plus élevée et les programmeurs ont peu de contrôle sur l'optimisation de l'énergie dans les FPGA.
2. Les FPGA sont idéaux pour le prototypage et la production en faible volume. Lorsque le nombre de FPGA à créer augmente, le coût par produit augmente également.
3. La programmation FPGA nécessite une connaissance des langages de programmation VHDL/Verilog ainsi que des bases du système numérique. La programmation n'est pas aussi simple que celle utilisée dans les équipements basés sur un processeur. Les ingénieurs doivent également apprendre à utiliser les outils de simulation.
4. Une fois qu'un FPGA est choisi et utilisé dans la conception, les développeurs doivent utiliser les ressources présentes sur le circuit intégré FPGA, ce qui limite la taille et les fonctionnalités de la conception. Un FPGA approprié doit être sélectionné dès le départ pour éviter un tel problème.

Principales différences entre le CPLD et le FPGA

Il existe diverses différences clés entre CPLD et FPGA . Certaines des principales différences entre CPLD et FPGA sont les suivantes :

1. CPLD est l'abréviation de Complex Programmable Logic Devices. En revanche, FPGA est l’abréviation de Field Programmable Gate Arrays.
2. Un CPLD est un circuit intégré qui aide à l'exécution de systèmes numériques. En revanche, un FPGA est un circuit intégré principalement créé pour être personnalisé après fabrication par un client ou un développeur.
3. Les FPGA peuvent inclure jusqu'à 100 000 petits blocs logiques. En revanche, les CPLD ne peuvent stocker que quelques milliers de blocs logiques.
4. Le FPGA convient aux applications complexes. En revanche, CPLD est mieux adapté aux applications plus simples.
5. Le FPGA a une consommation d’énergie plus importante. En revanche, le CPLD a une consommation d’énergie inférieure.
6. En termes de performances, le FPGA offre des performances stables, indépendantes du routage interne. En revanche, CPLD a des performances imprévisibles basées sur le routage.
7. Le CPLD est équivalent au COPAIN . D'un autre côté, le FPGA est similaire à un Réseau de portes .
8. FPGA est une puce logique numérique basée sur RAM . En revanche, les CPLD sont Basé sur EEPROM .
9. Le FPGA est classé comme grain fin. En revanche, le CPLD est un grain grossier.
10. Le CPLD bénéficie d'une meilleure protection que le FPGA car il dispose d'une mémoire non volatile.
11. Les retards dans les CPLD sont nettement plus prévisibles que dans les FPGA.

Comparaison directe entre CPLD et FPGA

Ici, vous apprendrez les comparaisons directes entre CPLD et FPGA. Les principales différences entre CPLD et FPGA sont les suivantes :

Conclusion

Les FPGA offrent une plus grande complexité et flexibilité ainsi que des fonctionnalités telles que la RAM sur puce, la gestion de l'horloge, les opérations DSP, les multiplicateurs, etc. D'un autre côté, le CPLD consomme moins d'énergie que le FPGA, et les dispositifs FPGA sont plus susceptibles d'être utilisés fréquemment dans des conceptions où les modifications sont appliquées. En revanche, les dispositifs CPLD sont utilisés lorsqu'une simple logique de collage est requise et lorsque des circuits à activation instantanée sont nécessaires pour l'application, car le FPGA fonctionne initialement à une vitesse plus lente en raison du chargement de la configuration à partir de la ROM externe.