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Classificazioni ambientali ed di esportazione

Serie CPLD MAX™

La serie CPLD (dispositivo logico programmabile complesso) Altera MAX™ offre CPLD con il consumo più basso e il costo più basso.La famiglia MAX V CPLD, la famiglia più recente della serie CPLD, offre il miglior rapporto qualità-prezzo sul mercato.Caratterizzati da un'architettura unica e non volatile e da uno dei CPLD con la densità più elevata del settore, i dispositivi MAX V forniscono nuove e robuste funzionalità con una potenza totale inferiore rispetto ai CPLD della concorrenza.La famiglia MAX II CPLD, basata sulla stessa architettura innovativa, offre basso consumo energetico e basso costo per pin I/O.I CPLD MAX II sono dispositivi istantanei e non volatili destinati a scopi generici, logica a bassa densità e applicazioni portatili, come la progettazione di telefoni cellulari.I CPLD MAX IIZ a consumo zero offrono gli stessi vantaggi non volatili e istantanei della famiglia CPLD MAX II e sono applicabili a un'ampia gamma di funzioni.Realizzata con un processo CMOS avanzato da 0,30 µm, la famiglia CPLD MAX 3000A basata su EEPROM fornisce funzionalità di accensione istantanea e offre densità da 32 a 512 macrocelle.

CPLD MAX® V

I CPLD Altera MAX® V offrono il miglior valore del settore in CPLD a basso costo e basso consumo, offrendo nuove robuste funzionalità con una potenza totale inferiore fino al 50% rispetto ai CPLD della concorrenza.Altera MAX V presenta inoltre un'architettura unica e non volatile e uno dei CPLD con la densità più elevata del settore.Inoltre, MAX V integra molte funzioni che in precedenza erano esterne, come flash, RAM, oscillatori e loop ad aggancio di fase e, in molti casi, fornisce più I/O e logica per ingombro allo stesso prezzo dei CPLD della concorrenza .Il MAX V utilizza una tecnologia di imballaggio ecologica, con confezioni piccole fino a 20 mm2.I CPLD MAX V sono supportati dal software Quartus II® v.10.1, che consente miglioramenti della produttività con conseguente simulazione più rapida, avvicinamento più rapido della scheda e chiusura temporale più rapida.

Cos'è un CPLD (dispositivo logico programmabile complesso) 

La tecnologia dell’informazione, Internet e i chip elettronici costituiscono il fondamento della moderna era digitale.Quasi tutte le tecnologie moderne devono la loro esistenza all’elettronica, da Internet e dalla comunicazione cellulare ai computer e ai server.L'elettronica è un campo vasto conmolti sottorami.Questo articolo ti parlerà di un dispositivo elettronico digitale essenziale noto come CPLD (dispositivo logico programmabile complesso).

Evoluzione dell'elettronica digitale

Elettronicaè un campo complesso con migliaia di dispositivi e componenti elettronici esistenti.Tuttavia, in generale, i dispositivi elettronici si dividono in due categorie principali:analogico e digitale.

Agli albori della tecnologia elettronica, i circuiti erano analoghi, come il suono, la luce, la tensione e la corrente.Tuttavia, gli ingegneri elettronici scoprirono presto che i circuiti analogici sono molto complessi da progettare e costosi.La richiesta di prestazioni veloci e tempi di consegna rapidi ha portato allo sviluppo dell'elettronica digitale.Oggi quasi tutti i dispositivi informatici esistenti incorporano circuiti integrati e processori digitali.Nel mondo dell'elettronica, i sistemi digitali hanno ormai sostituito completamente l'elettronica analogica grazie al loro minor costo, al basso rumore, alla migliore qualitàintegrità del segnale, prestazioni superiori e minore complessità.

A differenza di un numero infinito di livelli di dati in un segnale analogico, un segnale digitale è costituito solo da due livelli logici (1 e 0).

Tipi di dispositivi elettronici digitali

I primi dispositivi elettronici digitali erano piuttosto semplici e consistevano solo in una manciata di porte logiche.Tuttavia, nel corso del tempo, la complessità dei circuiti digitali è aumentata, pertanto la programmabilità è diventata una caratteristica importante dei moderni dispositivi di controllo digitale.Sono emerse due diverse classi di dispositivi digitali per garantire la programmabilità.La prima classe consisteva nella progettazione dell'hardware fisso con software riprogrammabile.Esempi di tali dispositivi includono microcontrollori e microprocessori.La seconda classe di dispositivi digitali presentava hardware riconfigurabile per ottenere una progettazione di circuiti logici flessibile.Esempi di tali dispositivi includono FPGA, SPLD e CPLD.

Un chip microcontrollore presenta un circuito logico digitale fisso che non può essere modificato.Tuttavia, la programmabilità si ottiene modificando il software/firmware in esecuzione sul chip del microcontrollore.Al contrario, un PLD (dispositivo logico programmabile) è costituito da più celle logiche le cui interconnessioni possono essere configurate utilizzando un HDL (linguaggio di descrizione hardware).Pertanto, molti circuiti logici possono essere realizzati utilizzando un PLD.Per questo motivo, le prestazioni e la velocità dei PLD sono generalmente superiori a quelle dei microcontrollori e dei microprocessori.I PLD forniscono inoltre ai progettisti di circuiti un maggiore grado di libertà e flessibilità.

I circuiti integrati destinati al controllo digitale e all'elaborazione del segnale sono generalmente costituiti da processore, circuito logico e memoria.Ciascuno di questi moduli può essere realizzato utilizzando diverse tecnologie.

Introduzione al CPLD

Come discusso in precedenza, esistono diversi tipi di PLD (dispositivi logici programmabili), come FPGA, CPLD e SPLD.La differenza principale tra questi dispositivi risiede nella complessità del circuito e nel numero di celle logiche disponibili.Un SPLD è tipicamente costituito da poche centinaia di porte, mentre un CPLD è costituito da poche migliaia di porte logiche.

In termini di complessità, CPLD (dispositivo logico programmabile complesso) si trova tra SPLD (dispositivo logico programmabile semplice) e FPGA e quindi eredita caratteristiche da entrambi questi dispositivi.I CPLD sono più complessi degli SPLD ma meno complessi degli FPGA.

Gli SPLD più utilizzati includono PAL (array logica programmabile), PLA (array logica programmabile) e GAL (array logica generica).Il PLA è costituito da un piano AND e un piano OR.Il programma di descrizione hardware definisce l'interconnessione di questi piani.

PAL è abbastanza simile al PLA, tuttavia esiste un solo piano programmabile invece di due (piano AND).Fissando un piano, la complessità dell'hardware si riduce.Tuttavia, questo vantaggio viene ottenuto a scapito della flessibilità.

Architettura CPLD

Il CPLD può essere considerato un'evoluzione del PAL ed è costituito da più strutture PAL note come macrocelle.Nel pacchetto CPLD, tutti i pin di ingresso sono disponibili per ciascuna macrocella, mentre ciascuna macrocella ha un pin di uscita dedicato.

Dallo schema a blocchi possiamo vedere che un CPLD è costituito da più macrocelle o blocchi funzione.Le macrocelle sono collegate tramite un'interconnessione programmabile, denominata anche GIM (matrice di interconnessione globale).Riconfigurando il GIM è possibile realizzare diversi circuiti logici.I CPLD interagiscono con il mondo esterno utilizzando I/O digitali.

Differenza tra CPLD e FPGA

Negli ultimi anni, gli FPGA sono diventati molto popolari nella progettazione di sistemi digitali programmabili.Esistono molte somiglianze e differenze tra CPLD e FPGA.Per quanto riguarda le somiglianze, entrambi sono dispositivi logici programmabili costituiti da matrici di porte logiche.Entrambi i dispositivi sono programmati utilizzando HDL come Verilog HDL o VHDL.

La prima differenza tra CPLD e FPGA risiede nel numero di porte.Un CPLD contiene alcune migliaia di porte logiche, mentre il numero di porte in un FPGA può raggiungere milioni.Pertanto, è possibile realizzare circuiti e sistemi complessi utilizzando FPGA.Lo svantaggio di questa complessità è un costo più elevato.Pertanto, i CPLD sono più adatti per applicazioni meno complesse.

Un'altra differenza fondamentale tra questi due dispositivi è che i CPLD sono dotati di una EEPROM non volatile incorporata (memoria ad accesso casuale programmabile cancellabile elettricamente), mentre gli FPGA dispongono di una memoria volatile.Per questo motivo, un CPLD può conservare il proprio contenuto anche quando è spento, mentre un FPGA non può conservarlo.Inoltre, grazie alla memoria non volatile incorporata, un CPLD può iniziare a funzionare immediatamente dopo l'accensione.La maggior parte degli FPGA, invece, richiedono un flusso di bit da una memoria non volatile esterna per l'avvio.

In termini di prestazioni, gli FPGA presentano un ritardo imprevedibile nell'elaborazione del segnale a causa dell'architettura altamente complessa combinata con la programmazione personalizzata dell'utente.Nei CPLD, il ritardo pin-to-pin è significativamente inferiore grazie all'architettura più semplice.Il ritardo di elaborazione del segnale è una considerazione importante nella progettazione di applicazioni in tempo reale integrate e critiche per la sicurezza.

A causa delle frequenze operative più elevate e delle operazioni logiche più complesse, alcuni FPGA potrebbero consumare più energia dei CPLD.Pertanto, la gestione termica è una considerazione importante nei sistemi basati su FPGA.Per questo motivo, i sistemi basati su FPGA utilizzano spesso dissipatori di calore e ventole di raffreddamento e necessitano di alimentatori e reti di distribuzione più grandi e complessi.

Dal punto di vista della sicurezza delle informazioni, i CPLD sono più sicuri poiché la memoria è integrata nel chip stesso.Al contrario, la maggior parte degli FPGA richiedono memoria esterna non volatile, che può rappresentare una minaccia per la sicurezza dei dati.Sebbene gli algoritmi di crittografia dei dati siano presenti negli FPGA, i CPLD sono intrinsecamente più sicuri rispetto agli FPGA.

Applicazioni del CPLD

I CPLD trovano la loro applicazione in molti circuiti di controllo digitale ed elaborazione del segnale di complessità medio-bassa.Alcune delle applicazioni importanti includono:

1. I CPLD possono essere utilizzati come bootloader per FPGA e altri sistemi programmabili.
2. I CPLD sono spesso utilizzati come decodificatori di indirizzi e macchine a stati personalizzati nei sistemi digitali.
3. Grazie alle loro dimensioni ridotte e al basso consumo energetico, i CPLD sono ideali per l'uso in ambienti portatili epalmaredispositivi digitali.
4. I CPLD vengono utilizzati anche in applicazioni di controllo critiche per la sicurezza.