Source of information: http://www.chipnews.ru/html.cgi/arhiv/00_07/stat_25.htm
Микросхемы CPLD
Следующими в ряду микросхем
программируемой логики идут микросхемы повышенной степени интеграции - CPLD (Complex Programmable Logic Devices), серия ATF15xxAS(L). Под "хх" подразумевается количество логических блоков в микросхеме, которое может быть от
2 до 32. В свою очередь, логический блок - это 16 макроэлементов, связанных сигналами каскадирования. Эти микросхемы базируются на значительно более мощном макроэлементе, который представляет собой развитие макроэлемента, используемого фирмой ALTERA в своём семействе EPM7000S. В макроэлементе фирмы предусмотрено большее количество соединений с глобальной разводочной матрицей. Говоря более
конкретно, к ней подключены все входы и сигналы обратной связи макроэлемента, в отличие от макроэлемента фирмы ALTERA, где между матрицей и макроэлементом размещён входной мультиплексор. Такое архитектурное решение обеспечивает лучшую разводимость кристалла, особенно, если перед разводкой назначение выводов микросхемы предопределено, и программа-разводчик не может их
изменить.
Макроэлемент (рис. 1) состоит из
следующих секций: блок входных термов, которые подключены к глобальной и локальной разводочным матрицам, логика И/ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ с входом/выходом каскадирования, триггер и схема управления выходным сигналом от макроэлемента. Эта схема обеспечивает широкие возможности для управления выходным буфером макроэлемента. В режиме "всегда включено" выходной сигнал с триггера макроэлемента беспрепятственно поступает на соответствующий вывод микросхемы.
Если буфер "запрещён", вывод микросхемы используется как вход. В такой конфигурации все ресурсы макроэлемента остаются доступными. Возможно индивидуальное управление скоростью нарастания выходного сигнала по каждому выходу, а также работа выхода в режиме "открытый коллектор".
Микросхема семейства ATF15xxAS(L) имеет несколько режимов энергосбережения. Она аппаратно переводится в низкопотребляющий режим, если на входах отсутствует изменение сигналов. Эта функция снижает потребляемую микросхемой мощность не только в режиме ожидания, но также пропорционально уменьшает потребляемый ток при частоте входных сигналов менее 5 МГц. Для дальнейшего снижения мощности можно активизировать
"энергосберегающий бит" (Reduced-power bit). Включение этого бита позволяет перевести любой макроэлемент в режим минимального потребления. В дополнение к вышесказанному, микросхемы CPLD фирмы ATMEL имеют возможность перевода в "спящее" состояние внешним сигналом на входах PD1 и PD2. Функцию PD реализуют два вывода микросхем, на которые заведены выходы макроэлементов. При этом
данные выходы нельзя использовать по "прямому назначению", но собственно макроэлементы доступны для использования. Если сигнал на любом из входов PD принимает значение логической 1, микросхема переходит в "спящий" режим. В
этом режиме все внутренние логические сигналы запоминаются, и любые изменения внешних сигналов игнорируются.
Микросхемы ATF15xxAS(L) имеют
электрически перепрограммируемое ПЗУ конфигурации, допускающее 10000 циклов перезаписи. Как и в микросхемах SPLD, здесь также есть бит защиты и память для хранения версии прошивки. Микросхемы CPLD можно запрограммировать как стандартным внешним программатором, так и непосредственно в системе. Это качество позволяет производить замену версии конфигурации микросхемы уже в изготовленном устройстве после распайки микросхем на печатную плату, а также отказаться от панелей для установки микросхем, что повышает надёжность устройства. Для программирования используется стандартный интерфейс JTAG, сигналы которого выведены на соответствующие ножки микросхем. Для программирования микросхем не требуется отдельного питания. Здесь следует рассмотреть интересный момент. В ряде случаев схема требует использования всех физических выводов микросхемы для обработки сигналов, и, в итоге, не остаётся возможности выделить четыре вывода под интерфейс JTAG для внутрисхемного
программирования. В этом случае разработчик часто лишает себя такого удобства и возвращается к программированию во внешнем программаторе. Однако, в микросхемах
ATF15xxAS(L) эта проблема решена. Существует такой режим, при котором выводы JTAG после окончания программирования могут исполнять стандартные функции входа/выхода. Конечно, при этом теряется возможность перепрограммирования в системе, но при необходимости микросхему всё же можно перепрограммировать, используя внешний параллельный программатор. Микросхемы CPLD выпускаются в коммерческом и индустриальном диапазонах температур.
В табл. 3 представлен перечень
микросхем, выпускаемых в настоящее время.
К выпуску запланированы микросхемы семейства ATF15xxSS(L), изготавливаемые по 0,35-мкм технологии, что позволит снизить напряжение питания и потребляемую мощность. В табл. 4 приведены краткие характеристики этих микросхем.
| Тип | Логическая ёмкость, макроэлементов | Кол-во польз. выв. | Задержка, нс | Кол-во выводов корпуса | Аналог фирмы ALTERA |
| ATF1500A/AL | 32 | 4in, 32i/o | 7,5-25 | 44 | EP7032 |
| ATF1502AS | 32 | 36 | 7,5-25 | 44 | EPM7032S |
| ATF1504AS | 64 | 36/52/68 | 7,5-25 | 44/68/84/100 | EPM7064S |
| ATF1508AS | 128 | 68/84/100 | 7,5-25 | 84/100/160 | EPM7128S |
| ATF1516AS | 256 | от 100 | 10-25 | 160/192/208 | EPM7256S |
| Тип | Кол-во выводов корпуса | Задержка, нс | Питание, В |
| ATF1502SS | 44-PLCC 44-TQFP |
5, 7, 10 | 5,0 |
| ATF1502SSL | 10 | 5,0 | |
| ATF1502SSV | 4, 7, 10 | 3,3 | |
| ATF1502SSVL | 10 | 3,3 | |
| ATF1504SS | 44-PLCC 44-TQFP 49-BGA (8 mm) 100-TQFP 100-BGAA |
5, 7, 10 | 5,0 |
| ATF1504SSL | 10 | 5,0 | |
| ATF1504SSV | 4, 7, 10 | 3,3 | |
| ATF1504SSVL | 10 | 3,3 | |
| ATF1508SS | 84-PLCC 100-TQFP 100-BGA 144-TQFP 256-BGA |
6, 7, 10 | 5,0 |
| ATF1508SSL | 10 | 5,0 | |
| ATF1508SSV | 5, 7, 10 | 3,3 | |
| ATF1508SSVL | 10 | 3,3 | |
| ATF1516SS | 100-TQFP 100-BGA 144-TQFP 208-PQFP 256-BGA |
7, 10, 15 | 5,0 |
| ATF1516SSL | 15 | 5,0 | |
| ATF1516SSV | 5, 7, 10 | 3,3 | |
| ATF1516SSVL | 15 | 3,3 | |
| ATF1532SSV | 144-TQFP 208-PQFP 256-BGA |
7, 10, 15 | 3,3 |
| ATF1532SSVL | 15 | 3,3 |