سمات المنتج

الوثائق والوسائط

التصنيفات البيئية والتصديرية

سلسلة ماكس™ CPLD

توفر لك سلسلة Altera MAX™ للأجهزة المنطقية المعقدة القابلة للبرمجة (CPLD) أقل طاقة وأقل تكلفة.تقدم عائلة MAX V CPLD، أحدث عائلة في سلسلة CPLD، أفضل قيمة في السوق.تتميز أجهزة MAX V ببنية فريدة وغير متطايرة وواحدة من أكبر CPLDs كثافة في الصناعة، وتوفر ميزات جديدة قوية بطاقة إجمالية أقل مقارنة بـ CPLDs التنافسية.توفر عائلة MAX II CPLD، المستندة إلى نفس البنية الرائدة، طاقة منخفضة وتكلفة منخفضة لكل منفذ إدخال/إخراج.إن أجهزة MAX II CPLDs عبارة عن أجهزة فورية وغير متطايرة تستهدف التطبيقات ذات الأغراض العامة والمنطق منخفض الكثافة والتطبيقات المحمولة، مثل تصميم الهواتف الخلوية.توفر أجهزة Zero power MAX IIZ CPLDs نفس المزايا غير المتطايرة والفورية الموجودة في عائلة MAX II CPLD وهي قابلة للتطبيق على مجموعة واسعة من الوظائف.تم تصنيعها باستخدام عملية CMOS متقدمة تبلغ 0.30 ميكرومتر، وتوفر عائلة MAX 3000A CPLD المستندة إلى EEPROM إمكانية التشغيل الفوري وتوفر كثافات تتراوح من 32 إلى 512 خلية كبيرة.

MAX® V CPLDs

توفر أجهزة Altera MAX® V CPLDs أفضل قيمة في الصناعة من خلال CPLDs منخفضة التكلفة ومنخفضة الطاقة، مما يوفر ميزات جديدة قوية بقدرة إجمالية أقل بنسبة تصل إلى 50% مقارنةً بـ CPLDs التنافسية.يتميز Altera MAX V أيضًا ببنية فريدة وغير متطايرة وواحدة من أكبر CPLDs كثافة في الصناعة.بالإضافة إلى ذلك، يدمج MAX V العديد من الوظائف التي كانت خارجية سابقًا، مثل الفلاش وذاكرة الوصول العشوائي (RAM) والمذبذبات والحلقات المقفلة الطور، وفي كثير من الحالات، يوفر المزيد من عمليات الإدخال/الإخراج والمنطق لكل بصمة بنفس سعر CPLDs التنافسية .يستخدم جهاز MAX V تكنولوجيا التعبئة والتغليف الخضراء، مع عبوات صغيرة تصل إلى 20 مم2.يتم دعم MAX V CPLDs بواسطة برنامج Quartus II® v.10.1، الذي يسمح بتحسينات الإنتاجية مما يؤدي إلى محاكاة أسرع، وإحضار أسرع للوحة، وإغلاق توقيت أسرع.

ما هو CPLD (جهاز منطقي قابل للبرمجة معقد) 

تعمل تكنولوجيا المعلومات والإنترنت والرقائق الإلكترونية كأساس للعصر الرقمي الحديث.تدين جميع التقنيات الحديثة تقريبًا بوجودها للإلكترونيات، بدءًا من الإنترنت والاتصالات الخلوية وحتى أجهزة الكمبيوتر والخوادم.الإلكترونيات مجال واسعالعديد من الفروع الفرعية.ستعلمك هذه المقالة عن جهاز إلكتروني رقمي أساسي يُعرف باسم CPLD (جهاز منطقي قابل للبرمجة معقد).

تطور الالكترونيات الرقمية

إلكترونياتهو مجال معقد يضم آلاف الأجهزة والمكونات الإلكترونية الموجودة.ومع ذلك، بشكل عام، تنقسم الأجهزة الإلكترونية إلى فئتين رئيسيتين:التناظرية والرقمية.

في الأيام الأولى لتكنولوجيا الإلكترونيات، كانت الدوائر متشابهة، مثل الصوت والضوء والجهد والتيار.ومع ذلك، سرعان ما اكتشف مهندسو الإلكترونيات أن الدوائر التناظرية معقدة للغاية في التصميم ومكلفة.أدى الطلب على الأداء السريع وأوقات التسليم السريعة إلى تطوير الإلكترونيات الرقمية.اليوم، يشتمل كل جهاز حاسوبي موجود تقريبًا على معالجات ودوائر متكاملة رقمية.في عالم الإلكترونيات، حلت الأنظمة الرقمية الآن محل الإلكترونيات التناظرية تمامًا نظرًا لتكلفتها المنخفضة وانخفاض مستوى الضجيج والأفضلسلامة الإشارةوالأداء الفائق والتعقيد الأقل.

على عكس عدد لا نهائي من مستويات البيانات في الإشارة التناظرية، تتكون الإشارة الرقمية فقط من مستويين منطقيين (1s و0s).

أنواع الأجهزة الإلكترونية الرقمية

كانت الأجهزة الإلكترونية الرقمية المبكرة بسيطة نوعًا ما وتتكون فقط من عدد قليل من البوابات المنطقية.ومع ذلك، مع مرور الوقت، زاد تعقيد الدوائر الرقمية، وبالتالي أصبحت قابلية البرمجة سمة مهمة لأجهزة التحكم الرقمية الحديثة.ظهرت فئتان مختلفتان من الأجهزة الرقمية لتوفير إمكانية البرمجة.يتكون الفصل الأول من تصميم الأجهزة الثابتة مع برامج قابلة لإعادة البرمجة.ومن أمثلة هذه الأجهزة وحدات التحكم الدقيقة والمعالجات الدقيقة.تتميز الفئة الثانية من الأجهزة الرقمية بأجهزة قابلة لإعادة التشكيل لتحقيق تصميم مرن للدوائر المنطقية.تتضمن أمثلة هذه الأجهزة FPGAs وSPLDs وCPLDs.

تتميز شريحة المتحكم الدقيق بدائرة منطقية رقمية ثابتة لا يمكن تعديلها.ومع ذلك، يتم تحقيق قابلية البرمجة عن طريق تغيير البرنامج/البرنامج الثابت الذي يعمل على شريحة المتحكم الدقيق.على العكس من ذلك، يتكون جهاز PLD (جهاز منطقي قابل للبرمجة) من خلايا منطقية متعددة يمكن تكوين اتصالاتها البينية باستخدام HDL (لغة وصف الأجهزة).ولذلك، يمكن تحقيق العديد من الدوائر المنطقية باستخدام PLD.ونتيجة لذلك، فإن أداء وسرعة PLDs يتفوقون عمومًا على أداء وسرعة وحدات التحكم الدقيقة والمعالجات الدقيقة.توفر PLDs أيضًا لمصممي الدوائر درجة أكبر من الحرية والمرونة.

تتكون الدوائر المتكاملة المخصصة للتحكم الرقمي ومعالجة الإشارات عادةً من المعالج والدائرة المنطقية والذاكرة.يمكن تحقيق كل وحدة من هذه الوحدات باستخدام تقنيات مختلفة.

مقدمة إلى CPLD

كما ناقشنا سابقًا، توجد عدة أنواع مختلفة من أجهزة PLD (أجهزة المنطق القابلة للبرمجة)، مثل FPGA، وCPLD، وSPLD.يكمن الاختلاف الأساسي بين هذه الأجهزة في تعقيد الدائرة وعدد الخلايا المنطقية المتاحة.يتكون SPLD عادة من بضع مئات من البوابات، في حين يتكون CPLD من بضعة آلاف من البوابات المنطقية.

من حيث التعقيد، يقع CPLD (جهاز منطقي قابل للبرمجة معقد) بين SPLD (جهاز منطقي بسيط قابل للبرمجة) وFPGA، وبالتالي يرث ميزات من كلا الجهازين.تعد CPLDs أكثر تعقيدًا من SPLDs ولكنها أقل تعقيدًا من FPGAs.

تتضمن SPLDs الأكثر استخدامًا PAL (منطق المصفوفة القابلة للبرمجة)، وPLA (مصفوفة المنطق القابلة للبرمجة)، وGAL (منطق المصفوفة العام).يتكون جيش التحرير الشعبى الصينى من طائرة واحدة وطائرة واحدة أو طائرة واحدة.يحدد برنامج وصف الأجهزة التوصيل البيني لهذه المستويات.

PAL يشبه إلى حد كبير PLA، ومع ذلك، هناك مستوى واحد فقط قابل للبرمجة بدلاً من اثنتين (مستوى AND).من خلال إصلاح مستوى واحد، يتم تقليل تعقيد الأجهزة.ومع ذلك، يتم تحقيق هذه الفائدة على حساب المرونة.

الهندسة المعمارية CPLD

يمكن اعتبار CPLD بمثابة تطور لـ PAL ويتكون من هياكل PAL متعددة تُعرف باسم الخلايا الكبيرة.في حزمة CPLD، تتوفر جميع أطراف الإدخال لكل خلية كبيرة، في حين أن كل خلية كبيرة لديها دبوس إخراج مخصص.

من المخطط الهيكلي، يمكننا أن نرى أن CPLD يتكون من خلايا كبيرة أو كتل وظيفية متعددة.يتم توصيل الخلايا الكبيرة من خلال وصلة بينية قابلة للبرمجة، والتي يشار إليها أيضًا باسم GIM (مصفوفة التوصيل البيني العالمية).من خلال إعادة تكوين GIM، يمكن تحقيق دوائر منطقية مختلفة.تتفاعل CPLDs مع العالم الخارجي باستخدام عمليات الإدخال/الإخراج الرقمية.

الفرق بين CPLD وFPGA

في السنوات الأخيرة، أصبحت FPGAs ذات شعبية كبيرة في تصميم الأنظمة الرقمية القابلة للبرمجة.هناك العديد من أوجه التشابه وكذلك الاختلافات بين CPLD وFPGA.أما بالنسبة لأوجه التشابه، فكلاهما عبارة عن أجهزة منطقية قابلة للبرمجة تتكون من مصفوفات بوابة منطقية.تمت برمجة كلا الجهازين باستخدام HDLs مثل Verilog HDL أو VHDL.

الفرق الأول بين CPLD وFPGA يكمن في عدد البوابات.يحتوي CPLD على بضعة آلاف من البوابات المنطقية، في حين أن عدد البوابات في FPGA يمكن أن يصل إلى الملايين.ولذلك، يمكن تحقيق الدوائر والأنظمة المعقدة باستخدام FPGAs.الجانب السلبي لهذا التعقيد هو ارتفاع التكلفة.ومن ثم، فإن CPLDs أكثر ملاءمة للتطبيقات الأقل تعقيدًا.

الفرق الرئيسي الآخر بين هذين الجهازين هو أن CPLDs تتميز بذاكرة EEPROM مدمجة غير متطايرة (ذاكرة وصول عشوائي قابلة للبرمجة وقابلة للمسح كهربائيًا)، في حين تتميز FPGAs بذاكرة متطايرة.ونتيجة لذلك، يمكن لـ CPLD الاحتفاظ بمحتوياته حتى عند إيقاف تشغيله، بينما لا يمكن لـ FPGA الاحتفاظ بمحتواه.علاوة على ذلك، ونظرًا للذاكرة المدمجة غير المتطايرة، يمكن لـ CPLD أن يبدأ العمل فورًا بعد تشغيل الطاقة.من ناحية أخرى، تتطلب معظم FPGAs تدفقًا من البتات من ذاكرة خارجية غير متطايرة لبدء التشغيل.

من حيث الأداء، تتمتع FPGAs بتأخير غير متوقع في معالجة الإشارة بسبب البنية المعقدة للغاية جنبًا إلى جنب مع البرمجة المخصصة للمستخدم.في CPLDs، يكون التأخير من طرف إلى طرف أصغر بكثير بسبب البنية الأبسط.يعد تأخير معالجة الإشارة أحد الاعتبارات المهمة في تصميم تطبيقات الوقت الحقيقي الحرجة والمدمجة.

نظرًا لترددات التشغيل الأعلى والعمليات المنطقية الأكثر تعقيدًا، قد تستهلك بعض FPGAs طاقة أكبر من CPLDs.وبالتالي، تعتبر الإدارة الحرارية أحد الاعتبارات المهمة في الأنظمة المستندة إلى FPGA.ولهذا السبب، غالبًا ما تستخدم الأنظمة المعتمدة على FPGA المشتتات الحرارية ومراوح التبريد وتحتاج إلى إمدادات طاقة وشبكات توزيع أكبر وأكثر تعقيدًا.

من وجهة نظر أمن المعلومات، تعد CPLDs أكثر أمانًا نظرًا لأن الذاكرة مدمجة في الشريحة نفسها.على العكس من ذلك، تتطلب معظم FPGAs ذاكرة خارجية غير متطايرة، والتي يمكن أن تشكل تهديدًا لأمن البيانات.على الرغم من أن خوارزميات تشفير البيانات موجودة في FPGAs، إلا أن CPLDs بطبيعتها أكثر أمانًا مقارنة بـ FPGAs.

تطبيقات CPLD

تجد CPLDs تطبيقها في العديد من دوائر التحكم الرقمي ومعالجة الإشارات ذات التعقيد المنخفض إلى المتوسط.بعض التطبيقات الهامة تشمل:

1. يمكن استخدام CPLDs كمحمل إقلاع لـ FPGAs والأنظمة الأخرى القابلة للبرمجة.
2. غالبًا ما تُستخدم وحدات CPLD كوحدات فك تشفير العناوين وأجهزة الحالة المخصصة في الأنظمة الرقمية.
3. نظرًا لصغر حجمها واستهلاكها المنخفض للطاقة، تعتبر CPLDs مثالية للاستخدام في الأجهزة المحمولة والمحمولةمحمول باليدالأجهزة الرقمية.
4. تُستخدم CPLDs أيضًا في تطبيقات التحكم الحرجة للسلامة.