fpga/cpld簡介
一、可程式設計邏輯器件主要有兩個型別:
（一）、現場可程式設計門陣列（fpga）（field programmable gate array）
（二）、複雜可程式設計邏輯器件（cpld）（complex programmable logic device）
二、fpga與cpld的比較
儘管fpga和cpld都是可程式設計asic器件,有很多共同特點,但由於cpld和fpga結構上的差異,具有各自的特點：
（一）、cpld更適合完成各種演算法和組合邏輯,fpga更適合於完成時序邏輯。
（二）、由於內部佈線結構，cpld的時序延遲是均勻的和可**的,而fpga的延遲的不可**性。（我們在用的時候不用考慮內部結構的佈線問題）
（三）、在程式設計上fpga比cpld具有更大的靈活性。
（四）、fpga的整合度比cpld高,具有更複雜的佈線結構和邏輯實現。
（五）、cpld比fpga使用起來更方便。cpld的程式設計採用e2prom或fast flash技術,無需外部儲存器晶元,使用簡單。而fpga的程式設計資訊需存放在外部儲存器上，就是需要一些配置晶元。
（六）、在程式設計方式上,cpld主要是基於e2prom或flash儲存器程式設計,程式設計次數可達1萬次,優點是系統斷電時程式設計資訊也不丟失。fpga大部分是基於sram程式設計,程式設計資訊在系統斷電時丟失,每次上電時,需從器件外部將程式設計資料重新寫入sram中。其優點是可以程式設計任意次,可在工作中快速程式設計,從而實現板級和系統級的動態配置。
（七）、cpld保密性好,fpga保密性差。
（八）、一般情況下,cpld的功耗要比fpga大
三、fpga的用途
fpga被應用於範圍廣泛的應用中，從資料處理和儲存，以及到儀器儀表、電信和數字訊號處理等。fpga能完成任何數字器件的功能，上至高效能cpu,下至簡單的74系列電路，都可以用fpga來實現。fpga/cpld的應用領域：汽車、軍事和航空航天、廣播、測量和測試、消費類、有線或無線通訊、工業、醫療等等。
四、cpld/fpga與mcu的比較
1、mcu（微處理器或微控制器）面臨的問題
由mcu為主構成的電子應用系統通常出現的問題可以分為兩類：1類是技術類問題，如軟體設計、介面器件的選擇或康干擾措施應用等問題，這類問題通常屬於可以解決的問題；另一類則直接與mcu的缺點有關。主要包括一下幾個方面：
（1）、低速 由於mcu的工作方式是通過內部的cpu逐條執行軟體指令來完成各種運算和邏輯功能的，無論多麼高的工作時鐘頻率和多麼好的指令時許方式，在排隊式序列指令執行方式（dsp處理器也是這種方式）面前，其工作速度和效率也將大打折扣，因此，mcu在實時**，高速工控或高速資料採集等領域便顯得力不從心了。
（2）、復位工作方式 mcu的另乙個致命的弱點是：任何mcu在工作初始都必須經歷乙個復位過程，否則進行正常工作。mcu的復位必須滿足一點的電平（電壓）條件和時間條件。在工作電平有某種干擾性突變的時候，mcu的復位將成為系統不可靠工作的重要因素。而且產生這種復位問題是隨機和動態的，一般都無法檢測的。這個復位問題是mcu的乙個先天不足。
（3）、pc的程式跑飛 在強干擾或某種偶然因素下，任何mcu的pc都極可能越出正常的程式流程而跑飛。無論多麼優秀的mcu，無論具有多麼良好的抗干擾措施，包括設定任何方式的內、外硬體看門狗，在強干擾條件下，mcu都無法保證其仍能正常工作而不進入不可挽回的「宕機」狀態。因此，當mcu的復位問題和跑飛問題結合在一起的時候，就會讓技術人員很難受，因此他們寧可使用純模擬或純數位電路。
（4）、mcu使用誤區 mcu邏輯行為上的普適性，常會引導人們進入這樣乙個誤區：mcu是無所不能的，任何乙個電子系統設計，mcu都是無可質疑的主角。
2、cpld/fpga的主要優點可以歸納如下：
（1）、高速 cpld/fpga的時鐘延遲可以達到ns級（1ns就是100mhz，同時最高的器件可以支援ghz的速度），結合其並行工作方式，在超高速應用領域和實時監控方面有著非常廣闊的前景。
做個比較：工作於12mhz晶振頻率的mcs51系列微控制器對ad控制的取樣速率為20khz左右，若是用ｆｐｇａ來實現的話，若ｆｐｇａ取樣的工作頻率是１００ｍｈｚ，那麼對ad的取樣速率可以達到50mhz。
（4）、易學易用 用mcu設計數字系統，對於行家來說是十分簡單的事情，然而對於初學者，確實件不易的事。因為他不僅需要熟悉軟體，而且還要有豐富的硬體開發經驗；不僅要熟悉各種微控制器的開發系統的使用方法，還要知道所以微控制器的內部結構（微控制器的內部有很多的暫存器，要是使用必須先熟悉這些東西是什麼怎麼用，比較麻煩）。相比之下，cpld/fpga應用的學習卻無需太多的預備，他就像一張白紙，你無需了解內部結構，只要稍有一點數位電路的知識，就可在短期內掌握基本的設計方法和開發技巧。
（5）、開發周期短 許多**商都推出了相應的軟體，以及一些技術支援。如altera公司的 maxplus 和quartusii，這些軟體**功能完善，**能力強，開發簡便，硬體因素設計少，因此可以在短時間內實現複雜系統的設計。
（6）、系統可**性好 有豐富的軟體
（8）、多次擦寫，可重複利用
（9）、保密性好
（10）、有豐富的埠
五、學習fpga/cpld所要掌握的知識
1、硬體知識 fpga/cpld就像一張白紙，我們不需要對內部有太深的了解，在程式設計的時候也不要像mcu那樣對內部什麼暫存器進行初始化什麼的，我們只要寫程式就好。而且我們對於他的那麼多的管腳，其實一部分是有專門用途的，那麼我們可以不用，別的io口都是可以用的，而且都是一樣的，比如epf10k10tc144-4的可用io口為102個（一般的微控制器只有32個埠，而且這些埠不是都可以用的），都是一樣的埠。因此，硬體不需要太多的了解。
2、理論知識 對於數字系統，那麼我們就要掌握一些基本的數字知識，可以找點數位電路的書看看，看看最簡單的邏輯知識。
3、軟體使用 目前最大的生產fpga/cpld的廠家是altera，他提供的軟體以及支援是比較豐富的。目前該公司提供的**軟體主要有quartusii、nios ii 等等。目前用的比較多的是quartusii6.0，軟體的學習是比較簡單的。
4、語言的學習 fpga/cpld主要vhdl（very-high-speed integrated circuit hardware description）和verilog hdl語言兩種。vhdl的主要應用領域：
（1） 智慧型模組(ip)的研發 ip: 用vhdl語言編寫，經邏輯優化和功能驗證的可生成vlsi中各種功能單元的軟體群，例如，無線通訊產品、網上裝置、**處理器(通用cpu)、dsp、pci、usb、嵌入式cpu
（2）單晶元全功能整合系統設計：sopc系統、嵌入式計算、asic驗證
（3）功能可重置系統的設計：遠端系統公升級、可重配置設計
三、學習fpga/cpld的方法
要想在fpga上實現自己想要的東西，首先要明白你要實現的東西的原理，然後根據原理去用vhdl語言來實現。
學習fpga，首先要學習vhdl語言，那就要掌握vhdl的基本語法，這就要看一些基本的書。掌握了語法後，學習fpga，就要把軟體和硬體結合起來，這樣效果比較好，否則就是看書的話效果不明顯。
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