使用PLD應(yīng)對產(chǎn)品上市時間和設(shè)計靈活性的限制

　　變化迅速的市場需求驅(qū)使越來越多的系統(tǒng)設(shè)計者在他們的嵌入式解決方案中使用PLD來緩解產(chǎn)品上市時間的壓力以及設(shè)計靈活性需求。該市場傳統(tǒng)上由ASSP和ASIC所主宰。而PLD過去一直被認(rèn)為是高成本、高功耗的方案。但是，隨著摩爾定律的繼續(xù)生效使PLD的單位成本不斷下降，在諸如通信、計算、外設(shè)、工業(yè)、醫(yī)療、消費和汽車等大批量應(yīng)用中，PLD的靈活性、可編程性和加快上市的固有優(yōu)點成為可行的ASIC和ASSP替代方案。而且硅工藝和設(shè)計優(yōu)化使PLD可用于廣泛的低功耗應(yīng)用。

　　上市時間與設(shè)計靈活性

　　隨著市場需求迅速變化，產(chǎn)品快速上市顯得比過去更加關(guān)鍵。最可行的解決方案是縮短開發(fā)周期以緩解上市時間的壓力。可編程邏輯可使設(shè)計者達(dá)此目的。圖1以基于兩者的產(chǎn)品開發(fā)周期的比較，說明PLD產(chǎn)品如何有助于新產(chǎn)品的引入。

　　圖1:產(chǎn)品開發(fā)周期

　　另外，由于產(chǎn)品生命周期的縮短，ASSP的固定功能特性無法滿足產(chǎn)品變化的需求。越來越多的設(shè)計者在他們的產(chǎn)品中使用可編程邏輯，通過修改PLD設(shè)計和重構(gòu)器件執(zhí)行新的操作以開發(fā)新功能和標(biāo)準(zhǔn)品。使用可編程邏輯，設(shè)計者可以在引入產(chǎn)品時提供幾個不同的版本，以及能在現(xiàn)場對產(chǎn)品進(jìn)行任意的更新，而無需額外的工程計劃并能降低成本。

　　生產(chǎn)成本

　　一般會使用PLD來實現(xiàn)產(chǎn)品原型，然后用ASIC進(jìn)行量產(chǎn)。然而ASIC開發(fā)過程需要很長的開發(fā)周期和非常高的一次性工程費用（NRE）。因此，問題就變成到底是用ASIC的投資回報好還是用PLD的投資回報好。（90nm或更先進(jìn)）工藝的進(jìn)步使得PLD制造商縮小了與ASIC之間的大批量價格差距。10萬片及以上的128個宏單元或更小的超低密度PLD的批量單價大約為1.5美元。

　　使用CPLD和FPGA進(jìn)行設(shè)計需要考慮靜態(tài)功耗和動態(tài)功耗。在大多數(shù)電池供電的應(yīng)用中，為了延長電池的壽命，待機(jī)或靜態(tài)電流是最關(guān)鍵的參數(shù)。大多數(shù)應(yīng)用中，瞬態(tài)大電流只是短暫的（例如用手機(jī)交談時）。而大多數(shù)時間內(nèi)處于待機(jī)狀態(tài)的手機(jī)幾乎不消耗電能。在系統(tǒng)中進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化可以進(jìn)一步降低功耗。

　　低密度、低功耗CPLD

　　對于較小的設(shè)計，例如總線接口、橋接和手持設(shè)備（見圖2），使用低功耗、基于閃存的CPLD能提供更低成本的低到超低密度的解決方案。

　　對于功耗敏感型應(yīng)用，Lattice半導(dǎo)體公司的ispMACH4000Z（Z表示零功耗）CPLD能提供相當(dāng)好的低功耗解決方案。

圖2:用Lattice ispMACH4000Z進(jìn)行PMP設(shè)計

　　由于可從多個供應(yīng)商那里選擇眾多的器件，因此完全理解設(shè)計需求變得尤為重要。下列準(zhǔn)則有助設(shè)計者選擇合適的CPLD：

　　1. 靜態(tài)和動態(tài)功耗的預(yù)算是多少？

　　2. 為了向橋接和接口應(yīng)用提供總線寬度，所需I/O和邏輯的比值是多少？

　　3. 該應(yīng)用的最佳密度和封裝是什么？

　　4. 輸出所需的電壓容差是多少？

　　5. 所需的時序裕度是多少？

　　6. 所選的器件是否現(xiàn)場可編程的，以及開發(fā)工具是否容易使用？

　　7. 有哪些安全性的要求？

　　不同CPLD供應(yīng)商有不同的規(guī)范和要求，因此選擇合適的器件取決于哪些參數(shù)對設(shè)計是關(guān)鍵的。表1為該器件為匹配設(shè)計要求而提供的一組規(guī)范。

表1 該器件為匹配設(shè)計要求而提供的一組規(guī)范