单片机和PLD有什么联络与差异
当今，数字年代的中心动力便是单片机，DSP ，PLD/ EDA ，以其各自的特色满意了各种需求，推进着信息技能的快速开展。这儿将对这三类电子产品别离加以介绍，并作比较和剖析。
导言
信息技能正在快速开展，其运用现已深化到各个范畴各个方面。现在越来越多的电子产品向着智能化、微型化、低功耗方向开展，其间有的产品还需求实时操控和信号处理。电子体系的杂乱性在不断添加，它迫切要求电子规划技能也有相应的革新和腾跃。运用纯SSI 数字电路规划体系作业量大， 灵敏性低， 而且体系牢靠性差。广泛运用单片机（MCU） 规划体系克服了纯SSI 数字电路体系许多不行逾越的困难，是一个具有里程碑含义的腾跃。而DSP以其极强的信号处理功用赢得了宽广的商场，得到了广泛地运用。近年来，PLD 器材迅速开展，尤其是CPLD/ FPGA 向深亚微米范畴进军，PLD 器材得到了广泛运用，以CPLD/ FPGA 为物质根底的EDA 技能诞生了。它具有电子技能高度智能化、自动化的特色，打破了软硬件终究的屏障，使得硬件规划好像软件规划相同简略。它作为一种立异技能正在改动着数字体系的规划办法、规划进程和规划观念。单片机，DSP ，PLD/ EDA 以其各自的特色满意了各种需求，正从各个范畴各个层面改动着国际，它们现已成为数字年代的中心动力，推进着信息技能的快速开展。
以下，咱们将对单片机，DSP，PLD/ EDA 别离加以介绍，并作比较和剖析。
单片机
单片机是集成了CPU ，ROM ，RAM 和I/ O 口的微型计算机。它有很强的接口功用，十分合适于工业操控，因而又名微操控器（MCU） 。它与通用处理器不同，它是以工业测控方针、环境、接口等特色动身，向着增强操控功用，前进工业环境下的牢靠性、灵敏方便地构成运用计算机体系的界面接口的方向开展。所以，单片机有着自己的特色。
品种齐全，类型多样
自从INTEL 推出51 系列单片机，许多公司对它做出改进，开展成为增强型51 系列，而且新的单片机类型也不断涌现。如MOTOROLA 和PHIL IPS 均有几十个系列，几百种产品。CPU 从8 ，16 ，32 到64 位，多选用RISC 技能，片上I/O 十分丰富，有的单片机集成有A/ D ， “看门狗”，PWM ，显现驱动，函数发生器，键盘操控等，它们的价格也凹凸不等，这样极大地满意了开发者的挑选自在。
低电压和低功耗
跟着超大规划集成电路的开展，NMOS 工艺单片机被CMOS替代，并开端向HMOS 过渡。供电电压由5V 降到3V ，2V 乃至到1V ，作业电流由mA 降至μA ，这在便携式产品中大有用武之地。
DSP芯片
DSP 又名数字信号处理器。望文生义，DSP 首要用于数字信号处理范畴，十分合适高密度，重复运算及大数据容量的信号处理。现在现已广泛运用于通讯、便携式计算机和便携式外表、雷达、图画、航空、家用电器、医疗设备等范畴，常见的手机、数字电视和数码相机都离不开DSP。DSP用于手机和基站中为移动通讯的开展做出重要贡献，将在2. 5G和3G中扮演重要人物。能够说，DSP现已融入到日子的方方面面。
DSP 相关于一般微处理器作了很大的扩大和增强，首要是：
a） 批改的哈佛结构，多总线技能以及流水线结构。将程序与数据存储器分隔，运用多总线，取指令和取数据一起进行，以及流水线技能，这使得速度有了较大的前进。
b） 硬件乘法器以及特别指令。这是差异于一般微处理器的重要标志。一般微处理器用软件完结乘法，逐条履行指令，速度慢。而DSP 依托硬件乘法器单周期完结乘法运算，而且还具有专门的信号处理指令，如TM320 系列的FIRS ，LMS ，MACD 指令等。
EDA 技能
当今电子体系的杂乱性在不断添加，而电子产品的更新换代越来越快，传统的规划办法难以习惯。跟着计算机技能的开展，ECAD 在某种程度上减轻了规划人员的作业压力，但其智能化、自动化水平仍不尽人意。所以EDA 技能作为一种全新的技能诞生了。它正改动着数字体系和规划办法，规划进程和规划观念。
EDA（即Electronic Design AutomaTIon） 即电子规划自动化，它是以计算机为东西，在EDA 软件平台上，对用硬件描绘言语HDL 完结的规划文件自动地逻辑编译、逻辑化简、逻辑切割、逻辑归纳及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真，直至关于特定方针芯片进行适配编译、逻辑暗射和编程下载等。规划者只需用HDL 言语完结体系功用的描绘，凭借EDA 东西就可得到规划成果，将编译后的代码下载到方针芯片就可在硬件上完结。这儿的方针芯片便是PLD 器材（ FPGA/CPLD） 。FPGA/ CPLD 是EDA 技能的物质根底，这两者是分不开的。能够说没有PLD 器材，EDA 技能就成为无源之水。
EDA 技能作为一种现代电子体系开发办法，具有两方面特色。
修正软件程序即可改动硬件
由于FPGA/ CPLD 能够经过软件编程对该硬件的结构和作业办法进行重构，修正软件程序就适当于改动了硬件，这是十分有用的。软件能够运用自顶向下的规划方案，而且能够多个人分工并行作业，这些年来IP 核工业的兴起，将若干软核结合起来就能够构成一个完好的体系，这一切极大地缩短了开发周期和上市时刻，有利于在剧烈的商场竞争中抢占先机。
速度快，牢靠性高
MCU 和DSP 都是经过串行履行指令来完结特定功用，不行避免低速，而FPGA/ CPLD 则可完结硬件上的并行作业，在实时测控和高速运用范畴远景宽广;另一方面，FPGA/CPLD 器材在功用开发上是软件完结的，但物理机制却和纯硬件电路相同，十分牢靠。而MCU 和DSP芯片在强搅扰条件下，尤其是强电磁搅扰下，很可能越出正常的作业流程，呈现PC 跑飞现象。EDA 高牢靠性正好克服了它们这一先天不足。
结束语
单片机，DSP和FPGA/ CPLD 各具特色，满意了不同需求，现已成为数字年代的中心动力。为了充分发挥它们的优势，三者结合成为一个新的开展趋势。
MCU 与DSP的结合
MCU 价格底，能很好地完结通讯和智能操控的使命，但信号处理才能差。DSP恰好相反。把两者结合，能满意一起需求智能操控和数字信号处理的场合，如蜂窝电话，无绳网络产品等，这有利于减小体积，下降功耗和本钱。
DSP 和FPGA/ CPLD 的结合
由于FPGA/ CPLD 兼有串/ 并行作业办法，高速度和宽口径适用性等特色，将DSP与FPGA 集成在一个芯片上，可完结宽带信号处理，极大地前进信号处理速度。别的，FPGA能够进行硬件重构，功用扩展或功用改进十分简略。总归，单片机，DSP ， PLD/ EDA 极大地推进了信息技能的开展。要作为一名工程师，有必要掌握从体系规划级、电路规划级到物理完结级整个进程剖析规划才能，能娴熟运用新器材，新的开发东西，并不断更新观念，只要这样，才干习惯年代开展，才干掌握现在，创造未来！
PLD入门须知的几点小常识！
PLD是可编程逻辑器材（Programable Logic Device）的简称，FPGA是现场可编程门阵列（Field Programable Gate Array）的简称，两者的功用根本相同，仅仅完结原理略有不同，所以咱们有时能够疏忽这两者的差异，统称为可编程逻辑器材或PLD/FPGA。
PLD是电子规划范畴中最具生机和开展前途的一项技能，它的影响一点点不亚于70年代单片机的创造和运用。
PLD能做什么呢？能够毫不夸大的讲，PLD能完结任何数字器材的功用，上至高功用CPU，下至简略的74电路，都能够用PLD来完结。PLD好像一张白纸或是一堆积木，工程师能够经过传统的原理图输入法，或是硬件描绘言语自在的规划一个数字体系。经过软件仿真，咱们能够事前验证规划的正确性。在PCB完结今后，还能够运用PLD的在线修正才能，随时修正规划而不必改动硬件电路。运用PLD来开发数字电路，能够大大缩短规划时刻，削减PCB面积，前进体系的牢靠性。
PLD的这些长处使得PLD技能在90年代今后得到飞速的开展，一起也大大推进了EDA软件和硬件描绘言语（HDL）的前进。
怎么运用PLD呢？其实PLD的运用很简略，学习PLD比学习单片机要简略的多，有数字电路根底，会运用计算机，就能够进行PLD的开发。不了解PLD的朋友，能够先看一看可编程逻辑器材的开展进程。
开发PLD需求了解两个部分：1.PLD开发软件 2.PLD自身
1.PLD开发软件
由于PLD软件现已开展的适当完善，用户乃至能够不必具体了解PLD的内部结构，也能够用自己了解的办法：如原理图输入或HDL言语来完结适当优异的PLD规划。所以对初学者，首先应了解PLD开发软件和开发流程。了解PLD的内部结构，将有助于前进咱们规划的功率和牢靠性。
怎么取得PLD开发软件软件呢？
许多PLD公司都供给免费试用版或演示版（当然商业版大都是收费的），例如：能够免
费从 上下载Altera公司的 QuartusII （web版），或向其代理商讨取这套软件。Xilinx 公司也供给免费软件：ISE WebPack，这套能够从xilinx网站下载。LatTIce 供给isplever Base版下载，Actel等公司也都有相似的免费软件供给。以上免费软件都需求在网上注册请求LISENCE文件，假如您对软件的装置还有不清楚，请仔细阅读相关网页上的阐明。 一般这些免费软件现已能够满意一般规划的需求，当然，要想软件功用更强大一些，只能购买商业版软件。
假如您计划运用VHDL或Verilog HDL硬件描绘言语来开发PLD/FPGA，一般还需求运用一些专业的HDL开发软件，这是由于FPGA厂商供给的软件的HDL归纳才能一般都不是很强，需求其他软件来合作运用。
关于PLD产品，一般分为：依据乘积项（Product-Term）技能，EEPROM（或Flash）工艺的中小规划PLD，以及依据查找表（Look-Up table）技能，SRAM工艺的大规划PLD/FPGA。
EEPROM工艺的PLD（CPLD）密度小，多用于5，000门以下的小规划规划，合适做杂乱的组合逻辑，如译码。SRAM工艺的PLD（FPGA），密度高，触发器多，多用于10，000门以上的大规划规划，合适做杂乱的时序逻辑，如数字信号处理和各种算法。
现在有多家公司出产CPLD/FPGA，最大的三家是：ALTERA，XILINX，LatTIce， 您能够参看PLD厂商栏目取得更多信息
2.PLD/FPGA的分类和运用
在PLD/FPGA开发软件中完结规划今后，软件会发生一个终究的编程文件（如 .pof ）。怎么将编程文件烧到PLD芯片中去呢？
1.关于依据乘积项（Product-Term）技能，EEPROM（或Flash）工艺的PLD（如Altera的MAX系列，LatTIce的大部分产品，Xilinx的XC9500，Coolrunner系列）， 厂家供给编程电缆，电缆一端装在计算机的并行打印口上，另一端接在PCB板上的一个十芯插头，PLD芯片有四个管脚（编程脚）与插头相连。
它向体系板上的器材供给装备或编程数据，这便是所谓的在线可编程。Byteblaster运用户能够独登时装备PLD器材，而不需求编程器或任何其它编程硬件。编程电缆能够向代理商购买，也能够依据厂家供给的编程电缆的原理图自己制造，本钱仅需一，二十元。 前期的PLD是不支持ISP的，它们需求用编程器烧写。现在的PLD都能够用ISP在线编程，也可用编程器编程。这种PLD能够加密，而且很难解密，所以常常用于单板加密。
2.关于依据查找表（LUT，Look-Up table）技能，SRAM工艺的FPGA（如Altera的一切FPGA，如ACEX，Cyclone，Stratix系列，Xilinx的一切FPGA，如Spartan，Virtex系列，Lattice的EC/ECP系列等），由于SRAM工艺的特色，掉电后数据会消失，因而调试期间能够用下载电缆装备PLD器材，调试完结后，需求将数据固化在一个专用的EEPROM中（用通用编程器烧写，或许用专用装备芯片），上电时，由这片装备EEPROM先对FPGA加载数据，十几个毫秒到几百个毫秒后，FPGA即可正常作业。亦可由CPU装备FPGA。但SRAM工艺的PLD一般不能够直接加密。
3.还有一种反熔丝（Anti-fuse）技能的FPGA，如Actel，Quicklogic的部分产品就选用这种工艺。但这种的PLD是不能重复擦写，需求运用专用编程器，所以开发进程比较费事，费用也比较昂高。但反熔丝技能也有许多长处：布线才能更强，体系速度更快，功耗更低，一起抗辐射才能强，耐凹凸温，能够加密，所以在一些有特别要求的范畴中运用较多，如军事及航空航天。
为了处理反熔丝FPGA不行重复擦写的问题，Actel等公司在90年代中后期开发了依据Flash技能的FPGA，如ProAS%&&&&&%系列，这种FPGA不需求装备，数据直接保存在FPGA芯片中，用户能够改写（但需求10几伏的高电压）。
跟着技能的开展，在2004年今后，一些厂家推出了一些新的PLD和FPGA，这些产品含糊了PLD和FPGA的差异。例如Altera最新的MAXII系列PLD，这是一种依据FPGA（LUT）结构，集成装备芯片的PLD，在本质上它便是一种在内部集成了装备芯片的FPGA，但由于装备时刻极短，上电就能够作业，所以对用户来说，感觉不到装备进程，能够传统的PLD相同运用，加上容量和传统PLD相似，所以altera把它归作PLD。 还有像Lattice的XP系列FPGA，也是运用了相同的原理，将外部装备芯片集成到内部，在运用办法上和PLD相似，可是由于容量大，功用和传统FPGA相同，也是LUT架构，所以Lattice仍把它归为FPGA。
