怎么理解FPGA的查找表与CPLD的乘积项
怎么理解 fpga的查找表 与cpld的乘积项
FPGA(现场可编程门阵列)和CPLD(复杂可编程逻辑器件)是两种常见的数字逻辑器件,它们在内部架构和工作原理上有着一些显著的区别。理解FPGA的查找表(LUT,Lookup Table)和CPLD的乘积项(Product Terms)的基本概念和区别,对设计和优化数字逻辑电路有很大的帮助。
FPGA的查找表 (Lookup Table, LUT)
FPGA的基本构建模块是查找表(LUT)。
工作原理
- 定义及结构: FPGA的LUT是一个小型的存储器,用于实现组合逻辑。通常,FPGA LUT有一个小的输入集,一般是4至6个输入,能够实现任意的布尔函数。
- 组合逻辑实现: LUT通过存储预先计算好的输出值来实现组合逻辑。对于给定的输入组合,LUT会输出预先存储的结果。
- 灵活性和编程: LUT极其灵活,能够根据需要编程为不同的逻辑函数,通过编程输入到FPGA的逻辑单元内。
优点
● 高度灵活,能够实现各种复杂的组合逻辑。
● 配置非常简单。
缺点
● LUT数目有限,过于复杂的逻辑可能需要多个LUT级联,增加延迟。
例如,针对一个具有三个输入的LUT,可以表示如下的布尔函数:

CPLD的乘积项 (Product Terms)
CPLD的基本构建模块是基于乘积项的逻辑结构。
工作原理
- 定义及结构: CPLD结构通常由多个宏单元(Macrocell)构成,这些宏单元使用乘积项来实现逻辑功能。
- 归约与求和: CPLD将输入信号进行逻辑归约,通过生成乘积项(与项)与求和项(或项)来实现逻辑函数。
- 固定结构: 各个宏单元内的乘积项数目是固定的,这对编程和规划提出了挑战。
优点
● 逻辑延迟较小且较为恒定,因为乘积项的数目是固定的。
● 适合实现简单、确定性逻辑功能。
缺点
● 某些情况下,可能需要使用更多的资源来实现复杂的逻辑功能。
● 灵活性比LUT低。
例如,宏单元内乘积项可以表示为布尔函数:

总结
● 查找表 (LUT): 主要用于FPGA,实现任意布尔函数。通过存储预先计算的结果来达到灵活的逻辑实现。
● 乘积项 (Product Terms): 主要用于CPLD,通过固定结构的逻辑阵列来实现逻辑函数,适合于实现确定性和固定结构的逻辑功能。
理解这些基本概念和他们之间的差异,有助于根据具体的设计需求选择合适的器件和设计复杂的数字电路
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