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Serie MAX™ CPLD

La serie de dispositivos lógicos programables complejos (CPLD) Altera MAX™ le proporciona los CPLD de menor consumo y menor costo.La familia MAX V CPLD, la familia más nueva de la serie CPLD, ofrece el mejor valor del mercado.Con una arquitectura única y no volátil y uno de los CPLD de mayor densidad de la industria, los dispositivos MAX V brindan nuevas funciones sólidas con una potencia total menor en comparación con los CPLD de la competencia.La familia MAX II CPLD, basada en la misma arquitectura innovadora, ofrece baja potencia y bajo costo por pin de E/S.Los CPLD MAX II son dispositivos no volátiles de encendido instantáneo destinados a aplicaciones portátiles y de lógica de baja densidad de uso general, como el diseño de teléfonos móviles.Los CPLD MAX IIZ de energía cero ofrecen las mismas ventajas no volátiles y de encendido instantáneo que se encuentran en la familia MAX II CPLD y son aplicables a una amplia gama de funciones.Fabricada con un proceso CMOS avanzado de 0,30 µm, la familia CPLD MAX 3000A basada en EEPROM proporciona capacidad de encendido instantáneo y ofrece densidades de 32 a 512 macroceldas.

CPLD MAX® V

Los CPLD Altera MAX® V ofrecen el mejor valor de la industria en CPLD de bajo costo y bajo consumo, ofreciendo nuevas características sólidas con una potencia total hasta un 50 % menor en comparación con los CPLD de la competencia.Altera MAX V también presenta una arquitectura única y no volátil y uno de los CPLD de mayor densidad de la industria.Además, el MAX V integra muchas funciones que antes eran externas, como flash, RAM, osciladores y bucles de bloqueo de fase y, en muchos casos, ofrece más E/S y lógica por espacio al mismo precio que los CPLD de la competencia. .El MAX V utiliza tecnología de embalaje ecológico, con paquetes de tan solo 20 mm2.Los CPLD MAX V son compatibles con el software Quartus II® v.10.1, que permite mejoras de productividad que resultan en una simulación más rápida, un acceso más rápido a la placa y un cierre de sincronización más rápido.

¿Qué es un CPLD (dispositivo lógico programable complejo)?

La tecnología de la información, Internet y los chips electrónicos son la base de la era digital moderna.Casi todas las tecnologías modernas deben su existencia a la electrónica, desde Internet y las comunicaciones móviles hasta ordenadores y servidores.La electrónica es un campo vasto conmuchas subramas.Este artículo le enseñará acerca de un dispositivo electrónico digital esencial conocido como CPLD (dispositivo lógico programable complejo).

Evolución de la electrónica digital

ElectrónicaEs un campo complejo con miles de dispositivos y componentes electrónicos existentes.Sin embargo, en términos generales, los dispositivos electrónicos se dividen en dos categorías principales:analógico y digital.

En los primeros días de la tecnología electrónica, los circuitos eran análogos, como el sonido, la luz, el voltaje y la corriente.Sin embargo, los ingenieros electrónicos pronto descubrieron que los circuitos analógicos son muy complejos de diseñar y costosos.La demanda de un rendimiento rápido y tiempos de entrega rápidos llevó al desarrollo de la electrónica digital.Hoy en día, casi todos los dispositivos informáticos que existen incorporan circuitos integrados y procesadores digitales.En el mundo de la electrónica, los sistemas digitales han reemplazado completamente a la electrónica analógica debido a su menor costo, bajo nivel de ruido y mejorintegridad de la señal, rendimiento superior y menor complejidad.

A diferencia de un número infinito de niveles de datos en una señal analógica, una señal digital solo consta de dos niveles lógicos (1 y 0).

Tipos de dispositivos electrónicos digitales

Los primeros dispositivos electrónicos digitales eran bastante simples y consistían sólo en un puñado de puertas lógicas.Sin embargo, con el tiempo, la complejidad de los circuitos digitales aumentó, por lo que la programabilidad se convirtió en una característica importante de los dispositivos de control digital modernos.Surgieron dos clases diferentes de dispositivos digitales para proporcionar programabilidad.La primera clase consistió en diseño de hardware fijo con software reprogramable.Ejemplos de tales dispositivos incluyen microcontroladores y microprocesadores.La segunda clase de dispositivos digitales presentaba hardware reconfigurable para lograr un diseño de circuito lógico flexible.Ejemplos de tales dispositivos incluyen FPGA, SPLD y CPLD.

Un chip microcontrolador presenta un circuito lógico digital fijo que no se puede modificar.Sin embargo, la programabilidad se logra cambiando el software/firmware que se ejecuta en el chip del microcontrolador.Por el contrario, un PLD (dispositivo lógico programable) consta de múltiples células lógicas cuyas interconexiones se pueden configurar mediante un HDL (lenguaje de descripción de hardware).Por lo tanto, se pueden realizar muchos circuitos lógicos utilizando un PLD.Debido a esto, el rendimiento y la velocidad de los PLD son generalmente superiores a los de los microcontroladores y microprocesadores.Los PLD también brindan a los diseñadores de circuitos un mayor grado de libertad y flexibilidad.

Los circuitos integrados destinados al control digital y el procesamiento de señales suelen constar de un procesador, un circuito lógico y una memoria.Cada uno de estos módulos se puede realizar utilizando diferentes tecnologías.

Introducción a la CPLD

Como se mencionó anteriormente, existen varios tipos diferentes de PLD (dispositivos lógicos programables), como FPGA, CPLD y SPLD.La principal diferencia entre estos dispositivos radica en la complejidad del circuito y la cantidad de celdas lógicas disponibles.Un SPLD normalmente consta de unos cientos de puertas, mientras que un CPLD consta de unos miles de puertas lógicas.

En términos de complejidad, CPLD (dispositivo lógico programable complejo) se encuentra entre SPLD (dispositivo lógico programable simple) y FPGA y, por lo tanto, hereda características de ambos dispositivos.Los CPLD son más complejos que los SPLD pero menos complejos que los FPGA.

Los SPLD más utilizados incluyen PAL (lógica de matriz programable), PLA (matriz lógica programable) y GAL (lógica de matriz genérica).PLA consta de un plano Y y un plano O.El programa de descripción de hardware define la interconexión de estos planos.

PAL es bastante similar a PLA, sin embargo, solo hay un plano programable en lugar de dos (plano Y).Al arreglar un plano, se reduce la complejidad del hardware.Sin embargo, este beneficio se logra a costa de la flexibilidad.

Arquitectura CPLD

CPLD puede considerarse como una evolución de PAL y consta de múltiples estructuras PAL conocidas como macrocélulas.En el paquete CPLD, todos los pines de entrada están disponibles para cada macrocelda, mientras que cada macrocelda tiene un pin de salida dedicado.

En el diagrama de bloques, podemos ver que un CPLD consta de múltiples macroceldas o bloques de funciones.Las macroceldas están conectadas a través de una interconexión programable, también denominada GIM (matriz de interconexión global).Al reconfigurar el GIM, se pueden realizar diferentes circuitos lógicos.Los CPLD interactúan con el mundo exterior utilizando E/S digitales.

Diferencia entre CPLD y FPGA

En los últimos años, los FPGA se han vuelto muy populares en el diseño de sistemas digitales programables.Existen muchas similitudes y diferencias entre CPLD y FPGA.En cuanto a las similitudes, ambos son dispositivos lógicos programables que constan de conjuntos de puertas lógicas.Ambos dispositivos se programan utilizando HDL como Verilog HDL o VHDL.

La primera diferencia entre CPLD y FPGA radica en el número de puertas.Un CPLD contiene unos pocos miles de puertas lógicas, mientras que el número de puertas en una FPGA puede llegar a millones.Por lo tanto, se pueden realizar circuitos y sistemas complejos utilizando FPGA.La desventaja de esta complejidad es un mayor costo.Por tanto, los CPLD son más adecuados para aplicaciones menos complejas.

Otra diferencia clave entre estos dos dispositivos es que los CPLD cuentan con una EEPROM (memoria de acceso aleatorio programable y borrable eléctricamente) no volátil incorporada, mientras que los FPGA cuentan con una memoria volátil.Debido a esto, un CPLD puede retener su contenido incluso cuando está apagado, mientras que una FPGA no puede retener su contenido.Además, gracias a la memoria no volátil incorporada, un CPLD puede comenzar a funcionar inmediatamente después del encendido.La mayoría de los FPGA, por otro lado, requieren un flujo de bits de una memoria externa no volátil para su inicio.

En términos de rendimiento, los FPGA tienen un retraso de procesamiento de señal impredecible debido a una arquitectura altamente compleja combinada con la programación personalizada del usuario.En los CPLD, el retraso entre pines es significativamente menor debido a una arquitectura más simple.El retraso en el procesamiento de señales es una consideración importante en el diseño de aplicaciones en tiempo real integradas y críticas para la seguridad.

Debido a frecuencias operativas más altas y operaciones lógicas más complejas, algunos FPGA pueden consumir más energía que los CPLD.Por tanto, la gestión térmica es una consideración importante en los sistemas basados ​​en FPGA.Por esta razón, los sistemas basados ​​en FPGA a menudo emplean disipadores de calor y ventiladores de refrigeración y necesitan redes de distribución y fuentes de alimentación más grandes y complejas.

Desde el punto de vista de la seguridad de la información, los CPLD son más seguros ya que la memoria está integrada en el propio chip.Por el contrario, la mayoría de los FPGA requieren memoria externa no volátil, lo que puede suponer una amenaza para la seguridad de los datos.Aunque los algoritmos de cifrado de datos se encuentran en los FPGA, los CPLD son inherentemente más seguros en comparación con los FPGA.

Aplicaciones de CPLD

Los CPLD encuentran su aplicación en muchos circuitos de procesamiento de señales y control digital de complejidad baja a media.Algunas de las aplicaciones importantes incluyen:

1. Los CPLD se pueden utilizar como cargadores de arranque para FPGA y otros sistemas programables.
2. Los CPLD se utilizan a menudo como decodificadores de direcciones y máquinas de estado personalizadas en sistemas digitales.
3. Debido a su pequeño tamaño y bajo consumo de energía, los CPLD son ideales para su uso en equipos portátiles yManodispositivos digitales.
4. Los CPLD también se utilizan en aplicaciones de control críticas para la seguridad.