利用CPLD解決便攜式產(chǎn)品設(shè)計的挑戰(zhàn)
移動電話、便攜式媒體播放器、掌上游戲機(jī)和數(shù)碼相機(jī)等便攜式產(chǎn)品的激增,使得系統(tǒng)設(shè)計人員承受著越來越大的壓力。他們必須不停地開發(fā)提供擁有新特性和功能的產(chǎn)品,并盡量縮短產(chǎn)品的上市時間。那么,CPLD可微為便攜設(shè)計帶來哪些好處呢?在為便攜應(yīng)用選擇邏輯解決方案時,需要考慮哪些主要設(shè)計因素呢?
手持產(chǎn)品得到了廣泛的應(yīng)用,例如移動電話、便攜式媒體播放器、掌上游戲機(jī)和數(shù)碼相機(jī)等便攜式產(chǎn)品的激增,使得系統(tǒng)設(shè)計人員承受著越來越大的壓力。他們必須不停地開發(fā)提供擁有新特性和功能的產(chǎn)品,并盡量縮短產(chǎn)品的上市時間。根據(jù)市場情報公司iSuppli的預(yù)測,核心半導(dǎo)體產(chǎn)品在上述領(lǐng)域的收入可望由2008年的260億美元增長到2012年的300億美元,相當(dāng)于4%的復(fù)合年增長率(核心器件是由iSuppli公司定義的,如ASSP,ASIC和可編程邏輯器件)。
因為要求待機(jī)功耗低、電路板尺寸小和成本低,便攜式產(chǎn)品的邏輯功能過去通常是由專用集成電路(ASIC)和專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品(ASSP)來提供,可編程邏輯器件(PLD)的應(yīng)用相當(dāng)有限。然而,隨著可編程器件架構(gòu)的改進(jìn)、功耗的降低、并采用新的封裝使尺寸變小、成本降低,設(shè)計人員開始越來越多地使用PLD,因為與ASIC和ASSP相比,PLD在縮短上市時間和設(shè)計靈活性方面具有先天的優(yōu)勢。
CPLD的應(yīng)用
在便攜式產(chǎn)品中,復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)一般用于電源上電時序、電平轉(zhuǎn)換、時序控制、接口轉(zhuǎn)換,I/O擴(kuò)展和分立邏輯功能等。CPLD僅需幾微秒就能上電,這使得它能控制系統(tǒng)中其他器件的上電時序。
在便攜系統(tǒng)中,CPLD也被用來連接不同工作電壓的多個器件。例如,在移動電話中,微控制器需要與工作在不同電壓的外圍器件、定時器和存儲器連接。最新一代的CPLD可以與3.3V~1.5V之間的不同電壓連接,因為它們有一個獨立于輸出電壓(Vccio)的核心電源電壓(Vccint)。CPLD的每個I/O組可配置成與邏輯器件接口相對應(yīng)的獨立工作電壓。圖1給出了典型便攜系統(tǒng)中的CPLD的功能。
圖1:典型便攜式系統(tǒng)中的CPLD的功能。
通用I/O擴(kuò)展是CPLD可與微控制器、ASIC或ASSP協(xié)同工作的另一個領(lǐng)域,它增加可用I/O的總數(shù)目。CPLD額外的一個優(yōu)點是能與外設(shè)接口,還能重復(fù)編程。CPLD也可以用做接口轉(zhuǎn)換,連接諸如I2C、SPI和存儲器的不同接口,以及在便攜系統(tǒng)中實現(xiàn)液晶面板的時序控制。
當(dāng)為便攜式應(yīng)用選擇邏輯解決方案時,設(shè)計人員應(yīng)考慮的主要因素包括:上市時間、設(shè)計的靈活性、待機(jī)功耗,電路板尺寸以及系統(tǒng)集成的選擇。
上市時間和設(shè)計靈活性
越來越短的產(chǎn)品生命周期對手持設(shè)備設(shè)計人員提出了新的挑戰(zhàn),他們必須提供消費者期望的新產(chǎn)品和新特性。對大批量產(chǎn)品來說,ASIC也許能提供較低的單價,但ASIC的一次性工程費用(NRE)很高,開發(fā)時間很長。如果ASIC的功能出錯,或由于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或市場需求發(fā)生變化而需要重新開發(fā)設(shè)計時,就會再次產(chǎn)生非常高的費用,包括工程資源、新的掩膜板和軟件設(shè)計工具。此外,從開始實施新的修改方案到流片,再到批量生產(chǎn),這過程需要很長時間,通常是幾個月到一年。
與ASIC相比,ASSP的NRE較低,因為許多客戶都在使用它們。不過,它們卻限制了設(shè)計人員提供產(chǎn)品差異性的能力。
CPLD使設(shè)計人員能夠進(jìn)行隨心所欲地開發(fā)、測試和修改設(shè)計,而不會產(chǎn)生任何掩膜成本或設(shè)計費用。由于CPLD可重復(fù)編程的特性,即使設(shè)備已經(jīng)安裝在現(xiàn)場,設(shè)計人員依然可以使用軟件設(shè)計工具在最后一刻修正錯誤并進(jìn)行產(chǎn)品升級。因此,設(shè)計人員能應(yīng)對不斷變化的要求和標(biāo)準(zhǔn),并迅速給市場提供新的差異化產(chǎn)品,而無需做任何設(shè)計或重新設(shè)計電路板。
功耗
CPLD的功耗通常分為兩個部分:靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗。靜態(tài)功耗是指器件中沒有信號跳變情況下消耗的功率。動態(tài)功耗是器件中有信號跳變情況下消耗的功率,且與內(nèi)部電容,跳轉(zhuǎn)頻率和跳轉(zhuǎn)電壓成正比。對便攜式系統(tǒng)而言,待機(jī)時間是一個關(guān)鍵的設(shè)計因素,因為設(shè)計人員要盡量減少邏輯電路的靜態(tài)功耗,以盡量延長電池充電或更換的時間間隔。如今的低功耗CPLD的最大靜態(tài)功耗為10~150uA,主要取決于器件的邏輯密度。
為進(jìn)一步減少整個系統(tǒng)的功耗,有些CPLD允許用戶有選擇性地關(guān)閉未使用的輸入引腳(稱為“輸入選通”),包括使能I/O引腳和輸入緩沖器之間的復(fù)用器,及其CPLD內(nèi)的相關(guān)電路(如圖2所示)。激活使能信號時,所有的輸入被隔離或處于關(guān)閉狀態(tài),從而使其中任何輸入變化都不會引起內(nèi)部引腳的變化。因此,即使I/O引腳的輸入在變化,也不會影響器件的內(nèi)部動態(tài)功耗。
p2p機(jī)相關(guān)文章:p2p原理
評論