如何區分FPGA和CPLD？

如何區分CPLD或FPGA和哪一個更適合自己？這是一個老生常談的問題，尤其是學生和初學者。如果您也在這個問題上很迷茫，那么就請聽小編為您區分FPGA與CPLD。

CPLD

我們先來看看CPLD，在此以Xilinx CoolRunner-II為例。下圖是Xilinx CoolRunner-II的架構圖。

現在小編為您解釋一下上圖的內容。

1.該CPLD具有從“功能塊1”到“功能塊n”開始的功能塊很少（在CoolRunner-II CPLD的情況下，此編號范圍為2到32）

2.每個功能塊的16行輸出進入AIM（高級互連矩陣），而40行信號從AIM輸入功能塊。

3.每個功能塊都有16個MacroCell（MC1到MC16）。

4.每個MacroCell都可以訪問來自I / O塊的16個信號

5.MacroCell的結構如下所示。每個宏單元包含1個觸發器和PLA陣列的產品和，用戶可以利用它來創建組合或順序邏輯。因此，CoolRunner-II CLPD（XC2C512）中可用的最大觸發器數量為512?。ㄓ涀∵@個數字，我們將它與FPGA中的觸發器數量進行比較）

6.可以對AIM進行編程，以便根據需要互連信號。但正如我們在上面的第二個要點中看到的那樣，每個功能塊的信號數量都是有限的。

與PLA（programmable Logic Array，可編程邏輯陣列）相同，CPLD在每個宏單元中的邏輯功能通過JTAG上的系統編程（ISP）接口進行電氣編程。編程后，這些基于閃存的連接多年來一直保持不變。這為CPLD提供了“即時啟動”工作的獨特優勢。也就是說，CPLD一上電就開始工作，因為程序通過ISP閃存燒入。但FPGA的情況不盡相同，我們后文再討論。

總結一下，我們可以說，在CPLD中，有幾百個功能塊（或邏輯塊），通常少于1000個，可由單個大型邏輯單元互連訪問。

FPGA

雖然制造商沒有公開發布確切的FPGA架構，但我們仍然可以獲得更高級別的架構，這將有助于理解FPGA及其工作原理。讓我們先來看一下Xilinx的的高級示例。

在FPGA中，有許多可配置邏輯塊（Configurable Logic Block，CLB ）嵌入在可編程互連的“海洋”中。與CPLD的宏單元相比，這些CLB非常復雜，并且可以實現更復雜的邏輯功能。它們主要由查找表（LUT），多路復用器和觸發器組成。FPGA可以在單個器件中包含數百萬個CLB！數以百萬計的觸發器（Xilinx VU13P中約為345.6萬個觸發器），與Xilinx同廠性能最好的CPLD中的512個觸發器相比顯得非常龐大。邏輯門數量的巨大差異也決定了FPGA的用途。

如上圖所示，FPGA還具有用于各種功能的專用硬件，如RAM，高速串行收發器，數字信號處理（DSP）模塊，外部存儲器控制器，PLL和MMCM，PCIe等！就多種選擇和靈活性而言，CPLD與FPGA無法匹敵。

如前文所述，FPGA基于LUT。當FPGA上電時，器件始終為空白。存在稱為配置電路的特殊電路，其從外部ROM讀取配置數據，并根據外部ROM中存在的用戶設計來配置LUT。FPGA配置需要一些時間，FPGA將在配置加載完成后才開始工作。當然也有例外。一些制造商已經提出內置配置閃存的FPGA。即使在這種情況下，配置數據也沒有嵌入到結構中，并且仍然適用一些對時間的設置與配置。

CPLD與FPGA比較匯總

小編總結了一個表格，可以概括一下兩者的異同。

FPGA即使在運行時也可以改變電路結構?。ㄒ驗樗皇歉戮哂胁煌瑑热莸腖UT的問題）這稱為部分重配置，當FPGA需要繼續運行設計并同時根據需要使用不同的設計更新它時非常有用。此功能廣泛用于加速計算。

CPLD和FPGA的用途區分

如果設計需要簡單的組合邏輯電路，無需進行太多更改，或者需要瞬時接通電路，那么CPLD是不錯的選擇。否則，對于大多數其他應用，FPGA通常是首選。有時您可以在設計案例中看到CPLD + FPGA的組合設計。在這些案例中，CPLD通常用于實現前面提到的簡單組合邏輯功能，并負責“引導”FPGA以及控制整個電路板的復位和引導順序。因此，根據應用程序，您可能需要在設計中使用它們。

隨著AI技術的發展，FPGA又一次站在了風口上——它以內置龐大的邏輯門電路，合理的功耗，在GPU、ASIC之后，為AI從業者提供了一種更為靈活的算法實現方案。在此業態下，FPGA的發展也會給它的傳統應用領域——以高速通信為主的通信領域和以驅動組合邏輯芯片為主的LED顯示行業注入新的發展契機。