1.1.4 CPLD与FPGA的区别

微课1-3

CPLD与FPGA区别

随着技术的发展，在2004年以后，一些厂家推出了一些新的PLD和FPGA，这些产品模糊了PLD和FPGA的区别。例如，Altera公司的MAXⅡ系列PLD，这是一种基于查找表结构、集成配置芯片的PLD，在本质上它就是一种在内部集成了配置芯片的FPGA，但由于配置时间极短，上电就可以工作，所以对用户来说，感觉不到配置过程，可以像传统的PLD一样使用，加上容量与传统PLD类似，所以Altera公司把它归作PLD。还有Lattice公司的XP系列FPGA，也是采用了同样的原理，将外部配置芯片集成到内部，在使用方法上和PLD类似，但是因为容量大，性能和传统FPGA相同，也是LUT结构，所以Lattice公司仍把它归为FPGA。

尽管FPGA和CPLD都是可编程ASIC器件，有很多共同点，但由于CPLD和FPGA结构上的差异，具有各自的特点。

1）CPLD适合完成各种算法和组合逻辑，FPGA适合完成时序逻辑。换句话说，FPGA适合触发器丰富的结构，而CPLD适合触发器有限而乘积项丰富的结构。

2）CPLD的连续式布线结构决定了它的时序延迟是均匀的和可预测的，而FPGA的分段式布线结构决定了其延迟的不可预测性。

3）在编程上FPGA比CPLD具有更大的灵活性。CPLD通过修改具有固定内连电路的逻辑功能来编程，FPGA主要通过改变内部连线的布线来编程；FPGA可在逻辑门上编程，而CPLD是在逻辑块上编程。

4）FPGA的集成度比CPLD高，具有更复杂的布线结构和逻辑实现。

5）CPLD比FPGA使用起来更方便。CPLD的编程采用E2PROM或FASTFLASH技术，无需外部存储器芯片，使用简单。而FPGA的编程信息需存放在外部存储器上，使用方法复杂。

6）CPLD的速度比FPGA快，并且具有较大的时间可预测性。这是由于FPGA是门级编程，并且CLB之间采用分布式互联，而CPLD是逻辑块级编程，并且其逻辑块之间的互联是集总式的。

7）在编程方式上，CPLD主要是基于E2PROM或FLASH存储器编程，编程次数可达1万次，优点是系统断电时编程信息也不丢失。CPLD又可分为在编程器上编程和在系统编程两类。FPGA大部分是基于SRAM编程，编程信息在系统断电时丢失，每次上电时，需从器件外部将编程数据重新写入SRAM中。其优点是可以编程任意次，可在工作中快速编程，从而实现板级和系统级的动态配置。

8）CPLD保密性好，FPGA保密性差。

过去由于受到CPLD密度的限制，数字器件设计人员只好转向FPGA和ASIC。但随着CPLD密度的提高，具时序可预测和速度高等优点，使得数字器件设计人员在进行大型设计时，既灵活又容易，而且产品可以很快进入市场，现在，设计人员可以体会到密度高达数十万门的CPLD所带来的好处，所以，本书选用CPLD为主控器件进行介绍。