复杂可编程逻辑器件是什么 复杂可编程逻辑器件组成及应用

CPLD 采用 CMOS EPROM、EEPROM、快闪存储器和 SRAM等编程技术，从而构成了高密度、高速度和低功耗的可编程逻辑器件。

组成

CPLD 主要由逻辑块、可编程互连通道和 I/O 块三部分构成。

规模

CPLD 中的逻辑块类似于一个小规模 PLD，通常一个逻辑块包含 4～20 个宏单元，每个宏单元一般由

乘积项阵列、乘积项分配和可编程寄存器构成。每个宏单元有多种配置方式，各宏单元也可级联使用， 因此可实现较复杂组合逻辑和时序逻辑功能。对集成度较高的 CPLD，通常还提供了带片内 RAM/ROM 的嵌入阵列块。

可编程互连通道主要提供逻辑块、宏单元、输入/输出引脚间的互连网络。输入/输出块(I/O 块)提供内部逻辑到器件 I/O 引脚之间的接口。

逻辑规模较大的 CPLD 一般还内带 JTAG 边界扫描测试电路，可对已编程的高密度可编程逻辑器件做全面彻底的系统测试，此外也可通过 JTAG 接口进行在系统编程。

由于集成工艺、集成规模和制造厂家的不同，各种 CPLD 分区结构、逻辑单元等也有较大的差别。

可编程互连阵列结构

EPM7128S 器件

(1)EPM7128S 器件基本结构

EPM7128S 器件主要由逻辑阵列块 LAB、宏单元、I/O 控制块和可编程互连阵列 PIA 构成。

在多阵列矩阵结构中，每个宏单元有一个可编程的与阵列和一个固定的或阵列， 以及一个具有独立可编程时钟、时钟使能、清除和置位功能的可配置触发器。每 16 个宏单元组成一组，构成一个灵活的逻辑阵列模块 LAB。多个 LAB 通过可编程互连阵列 PIA 和全局总线相连。每个 LAB 还与相应的 I/O 控制模块相连，以提供直接的输入和输出通道。

(2)EPM7128S 宏单元结构

EPM7128S 的每个宏单元能够单独配置为组合逻辑或时序逻辑工作方式。宏单元主要由逻辑阵列、乘积项选择矩阵和可编程寄存器 3 部分组成。可编程寄存器根据逻辑需要，可以编程旁路，实现组合逻辑。如作为寄存器使用，则相应的可编程逻辑器件开发软件将根据设计逻辑需要，选择有效的寄存器工作方式，以使设计所用器件资源最少。

XCR3064XL 器件

(1)XCR3064XL 器件结构

XCR3064XL 器件宏单元结构，由零功率互连阵列连接起来的功能块及 I/O 单元构成，每个逻辑块含 16 个宏单元。

全局互连结构 CPLD

ispLSI1032 器件结构

ispLSI1032 器件主要由全局布线区 GRP、通用逻辑块 GLB、输入/输出单元 IOC、输出布线区 ORP 和时钟分配网络CDN构成。

通用逻辑块 GLB

通用逻辑块 GLB 主要用于实现逻辑功能，GLB 主要由与阵列、乘积项共享阵列、4 输出逻辑宏单元和控制逻辑电路组成。

应用

基于 SRAM(静态随机存储器)的可重配置 PLD(可编程逻辑器件)的出现，为系统设计者动态改变运行电路中 PLD 的逻辑功能创造了条件。PLD 使用 SRAM 单元来保存配置数据。这些配置数据决定了 PLD 内部的互连关系和逻辑功能，改变这些数据，也就改变了器件的逻辑功能。由于 SRAM 的数据是易失的，因此这些数据必须保存在 PLD 器件以外的 EPROM、EEPROM 或 FLASH ROM 等非易失存储器内，以便使系统在适当的时候将其下载到 PLD 的 SRAM 单元中，从而实现在电路可重配置 ICR(In-Circuit Reconfigurability)。