لقد تغيرت عملية تصميم الأجهزة الرقمية بشكل مكثف خلال السنوات القليلة الماضية. لذلك ، يمكن تنفيذ الدوائر الرقمية الصغيرة باستخدام PALs و PLAs. يتم استخدام كل جهاز لتنفيذ دوائر مختلفة التي لا تحتاج إلى أكثر من عدد i / ps و o / ps وشروط المنتج التي يتم تقديمها في الشريحة المحددة. هذه الرقائق غير كافية لأحجام متواضعة إلى حد ما ، وعادة ما تدعم عددًا متبادلاً من المدخلات والمخرجات لا يزيد عن 32. لتصميم هذه الدوائر التي تحتاج إلى المزيد من المدخلات والمخرجات ، يمكن استخدام العديد من PLA / PALs أو نوع أكثر أناقة يمكن استخدام شريحة تسمى CPLD (جهاز منطقي قابل للبرمجة). تشتمل شريحة CPLD على العديد من كتل الدوائر على شريحة واحدة مع موارد الأسلاك الداخلية لتوصيل كتل الدائرة. كل كتلة دارة يمكن مقارنتها بـ PLA أو PAL.
ما هو جهاز المنطق القابل للبرمجة المعقدة؟
اختصار CPLD هو 'الأجهزة المنطقية القابلة للبرمجة المعقدة' ، وهو واحد نوع من الدوائر المتكاملة أن مصممي التطبيقات يصممون لتنفيذ الأجهزة الرقمية مثل الهواتف المحمولة. يمكن أن يتعامل هؤلاء مع تصميمات أعلى عن علم من SPLDs (أجهزة منطقية بسيطة قابلة للبرمجة) ، ولكنها تقدم منطقًا أقل من FPGAs ( صفائف بوابة قابلة للبرمجة الميدانية تتضمن CPLDs العديد من الكتل المنطقية التي تشتمل كل كتلة على 8-16 خلية كبيرة. نظرًا لأن كل كتلة منطقية تنفذ وظيفة معينة ، فإن جميع الخلايا الكبيرة في الكتلة المنطقية متصلة بالكامل. اعتمادًا على الاستخدام ، قد تكون هذه الكتل متصلة ببعضها البعض وقد لا تكون كذلك.
جهاز منطقي قابل للبرمجة المعقدة
تحتوي معظم CPLDs (أجهزة منطقية قابلة للبرمجة المعقدة) على خلايا كبيرة بمجموع وظيفة المنطق ومجموعة اختيارية FF (فليب فلوب) . اعتمادًا على الشريحة ، تدعم وظيفة المنطق الاندماجي من 4 إلى 16 مصطلح منتج مع مروحة داخلية شاملة. تختلف CPLDs أيضًا من حيث سجلات التحول والبوابات المنطقية. لهذا السبب ، يمكن استخدام CPLDs مع عدد كبير من البوابات المنطقية بدلاً من FPGAs. تشير مواصفات CPLD الأخرى إلى عدد مصطلحات المنتج التي يمكن أن يحققها macrocell. شروط المنتج هي نتاج الإشارات الرقمية التي تنفذ وظيفة منطقية محددة.
تتوفر CPLDs في العديد من نماذج حزم IC وعائلات المنطق. تختلف CPLDs أيضًا من حيث جهد الإمداد ، تيار التشغيل ، تيار الاستعداد وتبديد الطاقة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن الحصول عليها بكميات مختلفة من الذاكرة وأنواع مختلفة من دعم الذاكرة. عادة ، يتم التعبير عن الذاكرة بوحدات بت / ميغا بت. يتكون دعم الذاكرة من ROM و RAM وذاكرة RAM ثنائية المنفذ. وهي تتألف أيضًا من ذاكرة CAM (ذاكرة قابلة للعنونة للمحتوى) بالإضافة إلى ذاكرة FIFO (إدخال أولًا وصادر أولاً) وذاكرة LIFO (دخل أخيرًا وصادر أخيرًا).
هندسة جهاز المنطق المعقد القابل للبرمجة
يتكون الجهاز المنطقي القابل للبرمجة المعقد من مجموعة FBs (كتل وظيفية) قابلة للبرمجة. مدخلات ومخرجات هذه الكتل الوظيفية متصلة ببعضها البعض بواسطة GIM (مصفوفة التوصيل البيني العالمية). مصفوفة التوصيل البيني هذه قابلة لإعادة التكوين ، حتى نتمكن من تعديل جهات الاتصال بين الكتل الوظيفية. سيكون هناك بعض كتل المدخلات والمخرجات التي تسمح لنا بتوحيد CPLD مع العالم الخارجي. يتم عرض بنية CPLD أدناه.
بشكل عام ، يبدو ملف FB القابل للبرمجة مثل ملف مجموعة من البوابات المنطقية ، حيث يمكن برمجة مجموعة من البوابات AND وتكون بوابات OR مستقرة. لكن كل مصنع لديه طريقته في التفكير لتصميم الكتلة الوظيفية. يمكن العثور على o / p المدرج عن طريق تشغيل إشارات التغذية المرتدة التي تم الحصول عليها من مخرجات البوابة OR.
العمارة CPLD
في برمجة CPLD ، يتم ترميز التصميم أولاً بلغة Verilog أو VHDL بمجرد أن يتم (محاكاة وتوليف الكود. أثناء التوليف ، يتم اختيار نموذج CPLD (الجهاز المستهدف) يدويًا ويتم إنتاج قائمة شبكة رسم الخرائط القائمة على التكنولوجيا. يمكن أن تكون هذه القائمة قريبة -التوافق مع بنية CPLD الأصلية باستخدام عملية المكان والطريق ، والتي يتم تحقيقها عادةً بواسطة برنامج المكان والطريق الخاص بشركة CPLD. ثم يقوم المشغل ببعض عمليات التأكيد. إذا كان كل شيء جيدًا ، فسيستخدم CPLD ، وإلا سوف يعيد ترتيبها.
قضايا العمارة CPLD
عند التفكير في جهاز منطقي قابل للبرمجة معقد للاستخدام في التصميم ، هناك بعض مشكلات البنية التالية التي يمكن أخذها في الاعتبار
- تكنولوجيا البرمجة
- قدرة كتلة الوظيفة
- قدرة الإدخال / الإخراج
تشمل بعض عائلات CPLD من تجار التجزئة المختلفين
- عائلة Altera MAX 7000 و MAX 9000
- عائلات Atmel ATF و ATV
- عائلة شعرية ISP LSI
- عائلة شعرية (فانتيس) ماك
- عائلة Xilinx XC9500
عائلات CPLD
تطبيقات CPLD
تشمل تطبيقات CPLDs ما يلي
- تعد الأجهزة المنطقية القابلة للبرمجة المعقدة مثالية لتطبيقات التحكم الحرجة والأداء العالي.
- يمكن استخدام CPLD في التصميمات الرقمية لأداء وظائف محمل الإقلاع
- يتم استخدام CPLD لتحميل بيانات التكوين الخاصة بمصفوفة بوابة قابلة للبرمجة الميدانية من ذاكرة غير متطايرة.
- بشكل عام ، تُستخدم في تطبيقات التصميم الصغيرة مثل فك تشفير العنوان
- كثيرًا ما تستخدم CPLDs في العديد من التطبيقات مثل الأجهزة المحمولة الحساسة من حيث التكلفة والتي تعمل بالبطاريات نظرًا لحجمها المنخفض واستخدام الطاقة المنخفضة.
وبالتالي ، فإن هذا كله يتعلق بهندسة الأجهزة المنطقية القابلة للبرمجة المعقدة وتطبيقاتها. نأمل أن يكون لديك فهم أفضل لهذا المفهوم. علاوة على ذلك ، فإن أي استفسارات بخصوص هذا المفهوم أو لتنفيذ أي مشاريع كهربائية وإلكترونية ، يرجى تقديم اقتراحاتكم القيمة من خلال التعليق في قسم التعليقات أدناه. إليك سؤال لك ، ما هو الفرق بين CPLD و FPGA؟
اعتمادات الصورة:
