Сложные программируемые логические устройства (cpld).
CPLD – микросхемы высокого уровня интеграции, основными частями которых являются:
1. Функциональные блоки (ФБ)
2. Система коммутации, позволяющая объединять ФБ в единое устройство, выполнена в виде программируемой матрицы соединений (ПМС)
3. Блоки ввода-вывода (БВВ)
CPLD может содержать N ФБ, каждый из которых может иметь n макроячеек. ФБ получают информацию от ПМС (m-сигналы), каждый ФБ может формировать n выходных сигналов, которые могут подаваться в ПМС или БВВ. ПМС обеспечивает полную коммутируемость ФБ, т.е. возможность подавать сигналы с любого выхода на любой вход. БВВ связаны внешними двунаправленными выводами и могу быть запрограммированы как на вход, так и на выход. Нижние три вывода могут использоваться как ввод-вывод либо для подачи внешних управляющих сигналов.
Кроме указанных частей в CPLD могут входить:
• Контролирующие внешние интерфейсы jTAG (для тестирования микропрограммы)
• Контроллер для управления операциями программирования и др.
Состав и функции макроячеек имс архитектуры cpld.
Программируемая матрица соединений ПМС выходы ФБ подключаются к вертикальным непрерывным, несегментируемым линиям, при этом каждому выходу соответствует своя линия. Входы ФБ связаны с горизонтальными линиями, пересекающими все вертикальные линии. На пересечении вертикальных и горизонтальных линий могут быть связующие элементы.
Для подключения необходимой линии на вход ФБ используется управление потенциалом точки, т.е. управляется потенциал, а он управляет ключом.
Достоинством ПМС являются малая и предсказуемая задержка коммутируемых сигналов, так как для каждого соединения образуется идентичный всем другим канал связи с малым числом программируемых ключей.
ПМС такого типа эффективны в схемах с относительно небольшим числом коммутируемых блоков.
Базовые матричные кристаллы (вентильные матрицы).
БМК – это кристалл, на прямоугольной поверхности которого размещены внутренние и периферийные области.
Во внутренней области по строкам и столбцам в виде матицы расположены базовые ячейки – это группы некоммутируемых схемных элементов (транзисторов, резисторов как вентилей И-НЕ, ИЛИ-НЕ) Элементарный состав базовой ячейки при разных вариантах межсоединений элементов допускает реализацию некоторого множества схем базового класса, каждая из которых соответствует определенной функциональной ячейке. В зависимости от степени интеграции БМК могут иметь: канальную, бесканальную и блочную архитектуры. В БМК канальной структуры между строками и столбцами базовых ячеек оставляются вертикальные и горизонтальные свободные зоны для соединений.
Из элементов базовой матрицы ячеек может быть сформирован один логический элемент, тогда для реализации более сложных функций используется несколько базовых ячеек. Из элементов базовой матицы ячеек может быть сформирован функциональный узел, а состав элементов ячейки определяется схемой самого сложного узла.
Рост уровня интеграции привел к возможности реализации на одном кристалле более сложных устройств, что стало возможным благодаря созданию БМК блочного типа (с блочной структурой) В таких БК на кристалле выделяются специализированные области – подматрицы для выполнения заранее определенных функций:
• Логическое образование данных
• Постоянной или переменной памяти и др.
Между подматрицами реализуются специальные трассировочные каналы. На периферии подматриц имеются внутренние периферийные ячейки для передачи сигналов.
