CPLD概述

1. CPLD简介

CPLD是Complex Programmable Logic Device的简称，是一种较为复杂的PLD逻辑元件。对于可编程逻辑器件的名称，即使是相同名字，不同厂家还可能有自己不同含义。Xilinx公司把由自己发明的基于SRAM工艺和查找表结构，同时需要外挂配置用的EPROM的器件叫做FPGA (Field Programmable Gate Arry)，也就是现场可编程门阵列；把基于Flash工艺（类似EEPROM工艺）和可编程互连阵列的器件叫CPLD。而Altera公司把自己的PLD产品：MAX系列（EEPROM工艺），FLEX/ACEX/APEX系列（SRAM工艺）都叫作CPLD。由于FLEX/ACEX/APEX系列是SRAM工艺，要外挂配置用的EPROM，用法和Xilinx的FPGA一样，所以很多人还是把Altera的FELX/ACEX/APEX系列产品叫做FPGA。可见，对于我们使用者来说，不要拘泥于器件的名称，而应该对器件的本质结构和应用构架充分了解。基于Flash工艺和可编程互连阵列的可编程器件，就称为CPLD器件。

2. CPLD的特点

大多数的CPLD是由逻辑阵列块（LAB）、可编程互连与阵列（Interconncect）和I/O模块组成。对于CPLD的可编程开发，具有如下特点：

(1) 时序延迟均匀和可预测

CPLD的内部结构相对与FPGA比较简单。可编程互连阵列一般位于芯片的中心，而逻辑阵列块位于芯片边缘。这样通过编程后形成的实际电路就是LAB－Interconncect－LAB的基本形式，这种统一的电路互连形式就决定了其延时的均匀性和可预测性。

(2) 调试和使用方便

基于Flash工艺的CPLD在断电之后，内部编程逻辑不会消失。而FPGA基于SRAM工艺，断电后内部逻辑就不再存在，需要外挂配置芯片用于启动时配置芯片逻辑。

(3) 速度较快

CPLD的基本结构是LAB，是一种粗粒结构。这种结构使得Interconnect可以实现逻辑布线的集结，从而延时都存在于粗颗粒之间，这样就提高速度。相比于此，FPGA是细粒结构，也就是其Interconnect的分布比较分散，分为行互连（Row Interconnect）、列互连（Column Interconnect）和局部互连（Local Interconnect）。如果只是有少量逻辑实现，互连不复杂，那么FPGA的速度相当快。然而，随著设计密度的增加，信号不得不通过许多互连资源，路由延迟也快速增加，从而削弱了整体性能。

(4) I/O数目较多

在给定的器件密度上可提供更多的I/O数。例如，MAX II EPM570T144的user I/O高达80%。丰富的I/O资源，也为CPLD作为系统控制芯片和接口操作芯片提供了诸多便利；

(5) 逻辑设计编译迅速

这个特点也是由于CPLD的粗粒结构决定的。粗粒决定了Interconnect路由选择的简化，从而节省了大量布局和布线的时间。