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Série MAX™ CPLD

La série de dispositifs logiques programmables complexes (CPLD) Altera MAX™ vous offre les CPLD les plus économes en énergie et les moins coûteux.La famille MAX V CPLD, la plus récente famille de la série CPLD, offre le meilleur rapport qualité-prix du marché.Dotés d'une architecture unique et non volatile et de l'un des CPLD à la plus grande densité du secteur, les dispositifs MAX V offrent de nouvelles fonctionnalités robustes avec une puissance totale inférieure à celle des CPLD concurrents.La famille MAX II CPLD, basée sur la même architecture révolutionnaire, offre une faible consommation et un faible coût par broche d'E/S.Les CPLD MAX II sont des dispositifs non volatils à démarrage instantané qui ciblent les applications logiques à faible densité et portables à usage général, telles que la conception de combinés cellulaires.Les CPLD MAX IIZ à consommation nulle offrent les mêmes avantages non volatils et instantanés que ceux de la famille MAX II CPLD et sont applicables à un large éventail de fonctions.Fabriquée selon un processus CMOS avancé de 0,30 µm, la famille CPLD MAX 3000A basée sur EEPROM offre une capacité d'allumage instantané et offre des densités de 32 à 512 macrocellules.

CPLD MAX® V

Les CPLD Altera MAX® V offrent le meilleur rapport qualité-prix du secteur en matière de CPLD à faible coût et à faible consommation, offrant de nouvelles fonctionnalités robustes avec une puissance totale jusqu'à 50 % inférieure par rapport aux CPLD concurrents.Altera MAX V présente également une architecture unique et non volatile et l'un des CPLD les plus denses du secteur.De plus, le MAX V intègre de nombreuses fonctions qui étaient auparavant externes, telles que le flash, la RAM, les oscillateurs et les boucles à verrouillage de phase, et dans de nombreux cas, il offre plus d'E/S et de logique par empreinte au même prix que les CPLD concurrents. .Le MAX V utilise une technologie d'emballage écologique, avec des emballages aussi petits que 20 mm2.Les CPLD MAX V sont pris en charge par le logiciel Quartus II® v.10.1, qui permet des améliorations de productivité résultant en une simulation plus rapide, une mise en place plus rapide de la carte et une fermeture de synchronisation plus rapide.

Qu'est-ce qu'un CPLD (dispositif logique programmable complexe) 

Les technologies de l’information, Internet et les puces électroniques constituent le fondement de l’ère numérique moderne.Presque toutes les technologies modernes doivent leur existence à l’électronique, depuis Internet et la communication cellulaire jusqu’aux ordinateurs et serveurs.L'électronique est un vaste domaine avecde nombreuses sous-branches.Cet article vous présentera un appareil électronique numérique essentiel appelé CPLD (Complex Programmable Logic Device).

Évolution de l'électronique numérique

Électroniqueest un domaine complexe avec des milliers d’appareils et de composants électroniques existants.Cependant, d’une manière générale, les appareils électroniques se répartissent en deux catégories principales :analogique et numérique.

Au début de la technologie électronique, les circuits étaient analogues, comme le son, la lumière, la tension et le courant.Cependant, les ingénieurs électroniciens ont vite découvert que les circuits analogiques sont très complexes à concevoir et coûteux.La demande de performances rapides et de délais de rotation rapides a conduit au développement de l’électronique numérique.Aujourd'hui, presque tous les appareils informatiques existants intègrent des circuits intégrés et des processeurs numériques.Dans le monde de l'électronique, les systèmes numériques ont désormais complètement remplacé l'électronique analogique en raison de leur moindre coût, de leur faible bruit et de leur meilleure qualité.l'intégrité du signal, des performances supérieures et une complexité moindre.

Contrairement à un nombre infini de niveaux de données dans un signal analogique, un signal numérique ne se compose que de deux niveaux logiques (1 et 0).

Types d'appareils électroniques numériques

Les premiers appareils électroniques numériques étaient plutôt simples et ne consistaient que d’une poignée de portes logiques.Cependant, au fil du temps, la complexité des circuits numériques a augmenté et la programmabilité est devenue une caractéristique importante des dispositifs de contrôle numérique modernes.Deux classes différentes d'appareils numériques ont émergé pour assurer la programmabilité.Le premier cours consistait en une conception de matériel fixe avec un logiciel reprogrammable.Des exemples de tels dispositifs incluent les microcontrôleurs et les microprocesseurs.La deuxième classe d'appareils numériques comportait du matériel reconfigurable pour obtenir une conception de circuit logique flexible.Des exemples de tels dispositifs incluent les FPGA, les SPLD et les CPLD.

Une puce de microcontrôleur comporte un circuit logique numérique fixe qui ne peut pas être modifié.Cependant, la programmabilité est obtenue en modifiant le logiciel/micrologiciel qui s'exécute sur la puce du microcontrôleur.Au contraire, un PLD (programmable logic device) est constitué de plusieurs cellules logiques dont les interconnexions peuvent être configurées à l'aide d'un HDL (hardware description language).Par conséquent, de nombreux circuits logiques peuvent être réalisés à l’aide d’un PLD.De ce fait, les performances et la vitesse des PLD sont généralement supérieures à celles des microcontrôleurs et des microprocesseurs.Les PLD offrent également aux concepteurs de circuits un plus grand degré de liberté et de flexibilité.

Les circuits intégrés destinés au contrôle numérique et au traitement du signal sont généralement constitués d'un processeur, d'un circuit logique et d'une mémoire.Chacun de ces modules peut être réalisé en utilisant différentes technologies.

Introduction au CPLD

Comme indiqué précédemment, il existe plusieurs types différents de PLD (dispositifs logiques programmables), tels que FPGA, CPLD et SPLD.La principale différence entre ces dispositifs réside dans la complexité du circuit et le nombre de cellules logiques disponibles.Un SPLD se compose généralement de quelques centaines de portes, tandis qu'un CPLD se compose de quelques milliers de portes logiques.

En termes de complexité, le CPLD (dispositif logique programmable complexe) se situe entre le SPLD (dispositif logique programmable simple) et le FPGA et hérite ainsi des fonctionnalités de ces deux dispositifs.Les CPLD sont plus complexes que les SPLD mais moins complexes que les FPGA.

Les SPLD les plus utilisés incluent PAL (logique de tableau programmable), PLA (logique de tableau programmable) et GAL (logique de tableau générique).Le PLA se compose d’un plan ET et d’un plan OU.Le programme de description matérielle définit l'interconnexion de ces plans.

PAL est assez similaire au PLA cependant, il n'y a qu'un seul plan programmable au lieu de deux (plan ET).En réparant un plan, la complexité matérielle est réduite.Cependant, cet avantage est obtenu au détriment de la flexibilité.

Architecture CPLD

Le CPLD peut être considéré comme une évolution du PAL et se compose de plusieurs structures PAL appelées macrocellules.Dans le package CPLD, toutes les broches d'entrée sont disponibles pour chaque macrocellule, alors que chaque macrocellule possède une broche de sortie dédiée.

À partir du schéma fonctionnel, nous pouvons voir qu'un CPLD se compose de plusieurs macrocellules ou blocs fonctionnels.Les macrocellules sont connectées via une interconnexion programmable, également appelée GIM (global interconnection Matrix).En reconfigurant le GIM, différents circuits logiques peuvent être réalisés.Les CPLD interagissent avec le monde extérieur à l'aide d'E/S numériques.

Différence entre CPLD et FPGA

Ces dernières années, les FPGA sont devenus très populaires dans la conception de systèmes numériques programmables.Il existe de nombreuses similitudes ainsi que des différences entre CPLD et FPGA.En ce qui concerne les similitudes, les deux sont des dispositifs logiques programmables constitués de réseaux de portes logiques.Les deux appareils sont programmés à l'aide de HDL tels que Verilog HDL ou VHDL.

La première différence entre CPLD et FPGA réside dans le nombre de portes.Un CPLD contient quelques milliers de portes logiques, alors que le nombre de portes dans un FPGA peut atteindre des millions.Par conséquent, des circuits et des systèmes complexes peuvent être réalisés à l’aide de FPGA.L’inconvénient de cette complexité est un coût plus élevé.Les CPLD conviennent donc mieux aux applications moins complexes.

Une autre différence clé entre ces deux appareils est que les CPLD disposent d'une EEPROM non volatile intégrée (mémoire vive programmable effaçable électriquement), tandis que les FPGA disposent d'une mémoire volatile.De ce fait, un CPLD peut conserver son contenu même lorsqu'il est hors tension, alors qu'un FPGA ne peut pas conserver son contenu.De plus, grâce à la mémoire non volatile intégrée, un CPLD peut commencer à fonctionner immédiatement après la mise sous tension.En revanche, la plupart des FPGA nécessitent un flux binaire provenant d'une mémoire non volatile externe pour le démarrage.

En termes de performances, les FPGA ont un retard de traitement du signal imprévisible en raison d'une architecture très complexe combinée à la programmation personnalisée de l'utilisateur.Dans les CPLD, le délai broche à broche est considérablement réduit en raison d'une architecture plus simple.Le délai de traitement du signal est une considération importante dans la conception d’applications temps réel embarquées et critiques pour la sécurité.

En raison de fréquences de fonctionnement plus élevées et d'opérations logiques plus complexes, certains FPGA peuvent consommer plus d'énergie que les CPLD.Ainsi, la gestion thermique est une considération importante dans les systèmes basés sur FPGA.Pour cette raison, les systèmes basés sur FPGA utilisent souvent des dissipateurs thermiques et des ventilateurs de refroidissement et nécessitent des alimentations électriques et des réseaux de distribution plus grands et plus complexes.

Du point de vue de la sécurité des informations, les CPLD sont plus sécurisés car la mémoire est intégrée à la puce elle-même.Au contraire, la plupart des FPGA nécessitent une mémoire externe non volatile, ce qui peut constituer une menace pour la sécurité des données.Bien que les algorithmes de chiffrement des données se trouvent dans les FPGA, les CPLD sont intrinsèquement plus sécurisés que les FPGA.

Applications du CPLD

Les CPLD trouvent leur application dans de nombreux circuits de commande numérique et de traitement du signal de complexité faible à moyenne.Certaines des applications importantes incluent :

1. Les CPLD peuvent être utilisés comme chargeurs de démarrage pour les FPGA et autres systèmes programmables.
2. Les CPLD sont souvent utilisés comme décodeurs d'adresses et machines à états personnalisées dans les systèmes numériques.
3. En raison de leur petite taille et de leur faible consommation d'énergie, les CPLD sont idéaux pour une utilisation dans les appareils portables etordinateur de pocheappareils numériques.
4. Les CPLD sont également utilisés dans les applications de contrôle critiques pour la sécurité.