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如何选择嵌入式微处理器

每个人都知道什么是PC,但很多人不明白什么是嵌入式系统和嵌入式微处理器。与
PC制造者不一样,嵌入式系统的工程师不得不自己设计自己的系统。与全球PC市场不同,没
有一种微处理器和微处理器公司可以主导嵌入式系统,仅以32位的CPU而言,就有100种以
上嵌入式微处理器。那么,在设计手持电话、传真机、机器人、打印机和网络路由器等应
用产品时,应如何选择嵌入式微处理器呢?
仅有一种答案,那就是选择是多样化的。因为嵌入式系统设计的差异性极大,这就是
有100种微处理器存在的原因。
在某种情况下,性能极为重要,而在另一种情况下,低功耗又成为最关键的因素。另外
,一些设计者会考虑支持软件、代码的大小以及多种渠道的资源和过去的经验。那么,哪
些因素是设计者最为关心的?

调查上市的CPU供应商
某些公司如Motorola、 Intel很有名气,而有一些小的公司如QED(Santa Clara .
CA)虽然名气很小,但也生产很优秀的微处理器。另外,有一些公司,如ARM、MIPS等,只设
计而并不生产CPU,他们把生产权授予世界各地的半导体制造商。
一些半导体厂商生产的CPU不单纯以传统的封装形式出售,而是以一种软件模型库方
式向用户供应ASIC设计。
截至1997年底,所有各种形式的32位嵌入式微处理器的销售额超过1.8亿美元,如果加
上PC、苹果机和工作站,那么,几乎每一位生活在美国的人都拥有一颗32位微处理器。
Motorola传统的68K结构仍是32位CPU的主流,虽然它起源于80年代初,但在1997年依
然销售了8000万个,并基本上是传统680xx芯片(00、20、40K),另外就是683xx(60、02、
32、28K)以及Coldfire。
68K嵌入式微处理器最大的挑战者是MIPS的授权制造商。众所周知,MIPS属于SGI公司
,而MIPS主要做嵌入式系统,SGI工作站只是MIPS芯片销售额的1 ;紧跟在MIPS后的另一个
RISC芯片制造商是Hitachi 的SH,SH主要在远东销售(日本最多),北美则很少有人使用。
ARM是另外一种近年来在嵌入式系统有影响力的微处理器制造商,ARM的设计非常适合
于小的电源供电系统。Apple在Newton手持计算机中使用ARM,另外有几款数字无线电话也
在使用ARM。
除MIPS、SH和ARM之外,就数Power PC和X86了。这两款微处理器在桌面系统用量极大
,但在嵌入式系统中的影响却不够大。1997年,Intel、AMD及其他X86兼容厂商共生产了9
00万个X86嵌入式CPU。实际上,在嵌入式X86 CPU方面,AMD的工作远比Intel多,如AMD186
/188系统和AMD基于386、486Elan 系统(把整个PC基成在单个芯片上)。

选择高性能的处理器
如果你的设计是面向高性能的应用,那么建议你考虑某些新的处理器,其价格极为低
廉,如IBM和Motorola 的Power PC。以前Intel 的 i960是销售极好的RISC高性能芯片,但
是最近几年却遇到强劲的对手,让位于MIPS、SH以及后起之星ARM。
另一种趋势就是越来越多的人在磁盘控制器、数码相机、手持电话、调制解调器等
方面使用DSP。采用DSP的好处是可以大大减少系统内CPU的数目,提高效率,并使编程简单
,但是毕竟DSP不能完全替代CPU的功能。目前已经有公司宣布推出复合型的微处理器,如
Motorola的M.Core(一种新一代的16/32位微处理器),它将跨越CPU与DSP。据悉,TI、
Siemens也在开发相似的产品。
Intel Pentium无疑是一种高性能处理器,但由于其体积大、散热差等原因,除客户使
用OEM板外,在用户自己设计的系统中则较少使用。
选择低功耗的处理器
嵌入式微处理器最大并且增长最快的市场是手持设备、电子记事本、PDA、手机、
GPS导航器等消费类电子产品,这些产品中选购的微处理器除了要有很高的性能外,还要有
极低的功率消耗。
许多CPU生产厂家已经进入了这个领域。今天,用户可以买到一颗嵌入式的微处理器
,其速度像笔记本中的 Pentium一样快,而它仅使用普通电池供电,并且价格不足50美元。
典型的例子有NEC、日立为HPC、Palm PC而设计的VR4111和SH7707。Digital的 Strong
ARM 1100,在一个极小的200MHz主频封装中集成了彩色LCD控制器、PCMCIA接口、触屏接
口等6个接口(含USB、IRDA),而批量的价格也在40美元以内。

选择专用的集成化的处理器
嵌入式微处理器与通用的微处理器最大的不同就是嵌入式微处理器多数工作在用户
自己设计的系统中。为了满足日益高速增长的各类嵌入式系统设计的需求,CPU厂商设计
了许多兼有16/32位微处理器并集成了许多外围功能的CPU。根据笔者的经验,这里列举几
种在国内外被广为采用的通信用集成化微处理器范例。
Motorola 68360是一个32位内核(CPU32+)的集成通信用CPU,除了内建的常规的DMA、
DRAM控制、时钟、片选、异步串口、中断等常规微处理器功能外,它最大的特点是集成了
一个通信系统,内含4路同步协议的协议通道,可以支持 HDLC、T1/E1、ISDN等通信协议。
68360还可编程,提供一个10M以太网接口,方便嵌入式系统与网络管理计算机系统的连接
。围绕着这类应用,Motorola还有68302——一个16位的通信用协议处理器和高档的860系
列——PowerPC RISC内置的通信处理器。值得注意的是,AMD公司最近宣布了一种186CC的
通信用处理器,内置采用国人熟悉的X86内核和四路 HDLC,适合于ISDN路由、通信接入等
系统。

结论
对于嵌入式系统的设计者,更多更好的嵌入式微处理器将不断出现。综合考虑系统的
性能、功耗、价格、供货保证、开发工具的配备以及工程师过去对这种处理器的经验和
软件的支持等因素,决定用户使用哪一种处理器。嵌入式处理器的选择不是一成不变的,
伴随着技术的发展,速度快、价格低、功能强的嵌入式处理器一定是你下一个项目的选择
 

ALTERA常用主流芯片和配置芯片介绍

  • MAX7000S/AE, MAX3000A:5v/3.3vEEPOM工艺PLD,是ALTERA公司销量最大的产品,已生产5000万片,从从32个到1024个宏单元。 MAX3000A是Altera公司99年推出的3.3v 低价格EEPOM工艺PLD,从32个到512个宏单元,结构与MAX7000基本一样。
  • MAX7000数据资料下载 MAX3000A数据资料下载
5v 3.3v 3.3v 2.5v 宏单元 备注
EPM7032S EPM7032AE EPM3032A EPM7032B 32  
EPM7064S EPM7064AE EPM3064A EPM7064B 64
EPM7128S EPM7128AE EPM3128A EPM7128B 128
EPM7256S EPM7256AE EPM3256A EPM7256B 256
  • FLEX10KE/ACEX1K FLEX10KE是98推出的2.5vSRAM工艺 PLD(FPGA),从3万门到25万门,主要有10K30E,10K50E,10K100E,带嵌入式存储块(EAB) 较早期的型号还有FLEX10K(5V),FLEX10KA(3.3v),5v的10K和3.3v的10KA已基本不推广。ACEX1K是2000年推出的2.5v低价格SRAM工艺PLD(FPGA),结构与10KE类似,带嵌入式存储块(EAB),部分型号带PLL,主要有1K10, 1K30, 1K50,1K100。
  • FLEX10K资料下载 ACEX1K资料下载
2.5v 2.5v 逻辑单元(LE)数量 嵌入式RAM块 备注
  EP1K10 576 3 每个RAM块容量为4Kbit
EPF10K30E EP1K30 1728 6
EPF10K50E EP1K50 2880 10
EPF10K100E EP1K100 4992 12
  • FLEX6000 5v/3.3vSRAM工艺,较低价格的CPLD(FPGA),结构与10K类似,但不带嵌入式存储块
  • FLEX6K资料下载
5v 3.3v 逻辑单元(LE)数量 备注
  EPF6010A 880  
EPF6016 EPF6016A 1320
EPF6024 EPF6024A 1960

 

  • APEX20K 99年推出的大规模2.5v/1.8v SRAM工艺CPLD(FPGA),带PLL,CAM,EAB,LVDS,从3万门到150万门
  • APEX20K资料下载
2.5v 1.8v 逻辑单元(LE)数量 嵌入式RAM块 备注
  EP20K60E 2560 16 每个RAM块容量为4Kbit
EP20K100 EP20K100E 4160 26
EP20K200 EP20K200E 8320 52
  EP20K300E 11520 72
EP20K400 EP20K400E 16640 104
  EP20K600E 24320 152
  EP20K100E 38400 160
  EP20K1500E 51840 216

 

  • APEXII APEX的下一代高密度SRAM工艺的FPGA,规模超过APEX,支持LVDS,PLL,CAM,用于超高密度设计
  • APEXII资料下载

 

    1.5v 逻辑单元(LE)数量 嵌入式RAM块数量 备注
    EP2A15 16640 104 每个RAM块容量为4Kbit
    EP2A25 24320 623
    EP2A40 38400 655
    EP2A70 67200 1147
    EP2A90 89280 1524

 

  • Excalibur 片内集成CPU的最新PLD/FPGA产品
  • Mercury   新一代高性能SRAM工艺FPGA,8层全铜布线,I/O性能及系统速度有很大提高,I/O支持CDR(时钟-数据自动恢复),支持DDR SDRAM接口,内部支持四端口存储器,LVDS接口最高支持到1.25G,用于高性能高速系统设计,适合做高速系统的接口。
1.5v 逻辑单元(LE)数量 CDR通道数 嵌入式RAM块数量 备注
EP1M120 4800 8 12 每个RAM块容量为4Kbit
EP1M350 14400 18 28
       
       
       

 

  • 配置EEPROM   用于配置SRAM工艺FPGA的EEPROM,
型号 容量 适用型号(详细内容请参阅数据手册) 电压 常用封装
EPC1441 (不可擦写) 441 Kbits 6K,10K10-10K30,1K10 3.3/5v 自动选择(可在软件中设定) 8 脚 DIP
EPC1 (不可擦写) 1M bits 10K30E/1K30,10K/1K50,更大芯片要多片级连 3.3/5v 自动选择(可在软件中设定) 8 脚 DIP
EPC2 (可重复擦写) 2M bits 10K/1K/20K100以下,更大芯片要多片级连 3.3/5v 管脚控制(请查阅数据手册) 20 脚 PLCC
EPC8 (可重复擦写) 8M bits     TQFP
EPC16(可重复擦写) 16M bits     88 脚 BGA
Lattice-CPLD 军品级器件

军用器件(符合MIL-STD-883标准)

系列

器件型号

SMD#

Tpd(ns)

Fmax(MHz)

Icc(Type)

Icc(Max)

管脚及封装

ispLSI

ispLSI 1016-60LH/883

5962-9476201MXC

20

60

100

170

44- JLCC

ispLSI 1024-60LH/883

5962-9476101MXC

20

60

135

220

68- JLCC

ispLSI 1032-60LG/883

5962-9308501MXC

20

60

135

220

84- CPGA

ispLSI 1048C-50LG/883

5962-9558701MXC

22

50

165

235

133- CPGA

GAL16V8

GAL16V8D-7LD/883

5962-8983907RA

7.5

100

75

130

20- CERDIP

GAL16V8D-7LR/883

5962-89839072A

7.5

100

75

130

20- LCC

GAL16V8D-10LD/883

5962-8983904RA

10

62.5

75

130

20- CERDIP

GAL16V8D-10LR/883

5962-89839042A

10

62.5

75

130

20- LCC

GAL16V8D-15LD/883

5962-8983903RA

15

50

75

130

20- CERDIP

GAL16V8D-15LR/883

5962-89839032A

15

50

75

130

20- LCC

GAL16V8D-20LD/883

5962-8983902RA

20

41.6

75

130

20- CERDIP

GAL16V8D-20LR/883

5962-89839022A

20

41.6

75

130

20- LCC

GAL16V8D-30LD/883

5962-8983901RA

30

33.3

75

130

20- CERDIP

GAL20V8

GAL20V8B-10LD/883

5962-8984004LA

10

62.5

75

130

24- CERDIP

GAL20V8B-10LR/883

5962-89840043A

10

62.5

75

130

28- LCC

GAL20V8B-15LD/883

5962-8984003LA

15

50

75

130

24- CERDIP

GAL20V8B-15LR/883

5962-89840033A

15

50

75

130

28- LCC

GAL20V8B-20LD/883

5962-8984002LA

20

41.6

75

130

24- CERDIP

GAL20V8B-20LR/883

5962-89840023A

20

41.6

75

130

28- LCC

GAL22V10

GAL22V10D-10LD/883

5962-8984106LA

10

166

90

150

24- CERDIP

GAL22V10D-10LR/883

5962-89841063A

10

166

90

150

28- LCC

GAL22V10D-15LD/883

5962-8984103LA

15

62.5

90

150

24- CERDIP

GAL22V10D-15LR/883

5962-89841033A

15

62.5

90

150

28- LCC

GAL22V10D-20LD/883

5962-8984102LA

20

33

90

150

24- CERDIP

GAL22V10D-20LR/883

5962-89841023A

20

33

90

150

28- LCC

GAL22V10D-25LD/883

5962-8984104LA

25

33

90

150

24- CERDIP

GAL22V10D-30LD/883

5962-8984101LA

30

25

90

150

24- CERDIP

 
                  
Lattice ispLSI系列CPLD器件 
 

ispLSI CPLD 器件的性能特点

  • 高性能、高集成度、电可擦除CMOS CPLD;
  • 该系列均支持JTAG,能够在系统可编程;
  • 集成度1,000至43,750个PLD门,32至1080个宏单元

isplsi.jpg (1485 字节)

ISPLSI 1000/E 系列

器件型号

Tpd(ns)

Icc(mA)

寄存器

输入输出

专有输入

管脚及封装

ispLSI 1016E

7.5,10,15

90

96

32

4

44-PLCC/TQFP

ispLSI 1024E

12,15,20

130

144

48

6

68-PLCC,100-TQFP

ispLSI 1032E

7.5,10,15

190

192

64

8

84-PLCC,100-TQFP

ispLSI 1048E

7.5,10,15

175

288

96

12

128-PQFP/TQFP

ispLSI 2000VE SuperFAST 系列-低电压(3.3V)

器件型号

Tpd(ns)

Icc(mA)

寄存器

输入输出

专有输入

管脚及封装

ispLSI 2032VE

4,5,7.5,10

80

32

32

2

44-PLCC/TQFP,48-TQFP,49-BGA

ispLSI 2064VE

4.5,7.5,10

90

64

64

4

44-PLCC/TQFP,100-TQFP/BGA

ispLSI 2096VE

4.5,7.5,10

125

96

96

6

128-TQFP

ispLSI 2128VE

5,7.5,10

165

128

128/64

8,4

100-TQFP/BGA,160-PQFP,176-TQPF,208-BGA

ispLSI 2192VE

5,7.5,10

275

192

192

9

128-TQFP

ispLSI 2000E SuperFAST 系列

器件型号

Tpd(ns)

Icc(mA)

寄存器

输入输出

专有输入

管脚及封装

ispLSI 2032E

3.5

110

32

32

2

44-PLCC/TQFP

48-TQPF

ispLSI 2032E

5,7.5,10

80

ispLSI 2064E

4.5,7.5,10

100

64

64

4

100-TQFP

ispLSI 2096E

5,7.5,10

130

96

96

6

128-TQFP/PQFP

ispLSI 2128

5,7.5,10

165

128

128

8

176-TQFP

ispLSI 2000V 系列-低电压(3.3V)

器件型号

Tpd(ns)

Icc(mA)

寄存器

输入输出

专有输入

管脚及封装

ispLSI 2032V

7.5,10,15

60

32

32

2

44-PLCC/TQFP

ispLSI 2064V

7.5,10,15

82

64

64/32

4

100-TQFP,44-TQFP/PLCC

ispLSI 2096V

10,15

140

96

96

8

128-TQFP

ispLSI 2128V

10,15

195

128

128/64

8,4

176-TQFP,160-PQFP,100-TQFP

ispLSI 2000 系列

器件型号

Tpd(ns)

Icc(mA)

寄存器

输入输出

专有输入

管脚及封装

ispLSI 2032

5,5.5

60

32

32

2

44-PLCC/TQFP

48-TQFP

ispLSI 2032

7.5,10,15

40

ispLSI 2064

7.5,10,15

80

64

64

4

84-PLCC,100-TQPF

ispLSI 2096

7.5,10,15

150

96

96

6

128-PQFP/TQFP

ispLSI 2128

10,15

165

128

128

8

160-PQFP,176-TQFP

ispLSI 3000 系列

器件型号

Tpd(ns)

Icc(mA)

寄存器

输入输出

专有输入

管脚及封装

ispLSI 3160

7.5,10,15

275

320

160

5

208-PQFP,272-BGA

ispLSI 3192

10,15

320

384

192

5

240-MQFP,272-BGA

ispLSI 3256A

12,15

200

384

128

5

160-PQFP

ispLSI 3256E

10,15

310

512

256

5

304-MQFP,320-BGA

ispLSI 3320

10,15

370

480

160

5

208-PQFP,320-BGA

ispLSI 3448

12,15

470

672

224

5

432-BGA

ispLSI 5000V SuperWIDE 系列-低电压(3.3V)

器件型号

Tpd(ns)

集成度(PLD门)

寄存器

输入输出

全局控制&时钟

管脚及封装

ispLSI 5256VA

7.5,10,15

12000

256

192/144

6

208-PQFP/BGA,272-BGA

ispLSI 5384

7.5,10,15

18000

384

288/192/144

6

208-PQFP/BGA,272-BGA,388-BGA

ispLSI 5512

8.5,10,15

24000

512

288/192/144

6

208-PQFP,272-BGA,388-BGA

ispLSI 8000 SuperBIG 系列

器件型号

Tpd(ns)

Icc(mA)

寄存器

输入输出

全局控制&时钟

管脚及封装

ispLSI 8840

8.5,10,15

340

1152

312

17

432-BGA

MACH 1&2 系列 CPLD 性能特点 
  • 高性能、高密度、电可擦除CMOS CPLD;
  • 集成度1250至5,000个PLD门,32至128个宏单元;
  • 具有可编程低功耗操作模式,可节省功耗;
  • 可提供确定的、与设计无关的高速度;
  • 宏单元可配置:可编程极性、每个触发器可选择时钟;
  • 同步和异步器件;
  • 带有SP的器件支持JTAG,能够在系统可编程。

 

MACH 1 & MACH 2 系列

器件型号

宏单元

输入/输出

JTAG-ISP

Icc(mA)

Tpd(ns)

封装形式

管脚数

MACH111

32

32

No

40

5,7.5,10,12,15

PLCC,TQFP

44

MACH111SP

32

32

Yes

40

5,7.5,10,12,15

PLCC,TQFP

44

MACH131

64

64

No

75

5.5,7.5,10,12,15

PLCC,TQFP,PQFP

84/100

MACH131SP

64

64

Yes

75

5.5,7.5,10,12,15

PLCC,TQFP,PQFP

84/100

MACH211

64

32

No

40

6,7.5,10,12,15

PLCC,TQFP

44

MACH211SP

64

32

Yes

40

6,7.5,10,12,15

PLCC,TQFP

44

MACH221

96

48

No

70

7.5,10,12,15

PLCC,PQFP

68/100

MACH221SP

96

48

Yes

70

7.5,10,12,15

PLCC,PQFP

68/100

MACH231

128

64

No

135

6,7.5,10,12,15

PLCC,TQFP,PQFP

84/100

MACH231SP

128

64

Yes

80

6,7.5,10,12,15

PLCC,TQFP,PQFP

84/100

             MACH 4A 系列 CPLD 性能特点
  • 业内第一个使用0.25微米技术制造的CPLD;
  • 高性能、高密度、电可擦除CMOS CPLD;
  • 集成度1,250至20,000个PLD门,32至512个宏单元;
  • 具有可编程低功耗操作模式,可节省功耗;
  • 可提供高速度,可提供-5ns、-5.5ns、-6ns、-6.5ns、-7ns、-10ns、-12ns;
  • 该系列均支持JTAG,能够在系统可编程。

MACH 4A系列

器件型号

宏单元

输入/输出

JTAG-ISP

Vcc(V)

Tpd(ns)

封装形式

管脚数

M4A5-32/32

32

32

Yes

5

5,5.5,7.5,10,12

PLCC,TQFP

44/48

M4A5-64/32

64

64

Yes

5

5,5.5,6,6.5,7.5,10,12

PLCC,TQFP

44/48

M4A5-96/48

96

48

Yes

5

5,5.5,6,6.5,7.5,10,12

TQFP

48

M4A5-128/64

128

64

Yes

5

5,5.5,7.5,10,12

TQFP,PQFP,BGA

100

M4A5-192/96

192

96

Yes

5

5,5.5,6,6.5,7.5,10,12

TQFP,BGA

144

M4A5-256/128

256

128

Yes

5

5,5.5,6,6.5,7.5,10,12

TQFP,PQFP,BGA

176/200/208/256

MACH 4A系列-低电压(3.3V)

器件型号

宏单元

输入/输出

JTAG-ISP

Vcc(V)

Tpd(ns)

封装形式

管脚数

M4A3-32/32

32

32

Yes

3.3

5,5.5,7.5,10,12

PLCC,TQFP

44/48

M4A3-64/32

64

64

Yes

3.3

5,5.5,6,6.5,7.5,10,12

PLCC,TQFP

44/48

M4A3-64/64

64

64

Yes

3.3

5,5.5,6,6.5,7.5,10,12

TQFP,BGA

100

M4A3-96/48

96

48

Yes

3.3

5,5.5,6,6.5,7.5,10,12

TQFP

48

M4A3-128/64

128

64

Yes

3.3

5,5.5,7.5,10,12

TQFP,PQFP,BGA

100

M4A3-128

128

96/128

Yes

3.3

5,5.5,6,6.5,7.5,10,12

TQFP,BGA

144/176/200

M4A3-192/96

192

96

Yes

3.3

5,5.5,6,6.5,7.5,10,12

TQFP,BGA

144

M4A3-192

192

68/128

Yes

3.3

5,5.5,6,6.5,7.5,10,12

TQFP,BGA

100/176/200

M4A3-256/128

256

128

Yes

3.3

5,5.5,6,6.5,7.5,10,12

TQFP,PQFP,BGA

176/200/208/256

M4A3-256

256

160/192

Yes

3.3

5,5.5,6,6.5,7.5,10,12

PQFP,BGA

208/320

M4A3-384

384

132/160/192

Yes

3.3

6.5,7.5,10,12

TQFP,PQFP,BGA

176/208/256

M4A3-512

512

132/160/192/256

Yes

3.3

6.5,7.5,10,12

TQFP,PQFP,BGA

176/208/256/352

 
               MACH 5 系列 CPLD 性能特点  
  • 高性能、高密度、电可擦除CMOS CPLD;
  • 集成5,000至20,000个PLD门,128至512个宏单元;
  • 具有可编程四级低功耗操作模式,可节省功耗;
  • 可安全“热拔插”;
  • 符合PCI标准;
  • 可提供确定的、与设计无关的高速度,可提供-5ns、-7ns、-10ns、-12ns、-15ns;
  • 任意两个具有相同封装的器件其引脚分布完全相同;
  • 该系列均支持JTAG ISP,能够在系统可编程;

MACH 5 系列

器件型号

宏单元

输入/输出

JTAG-ISP

Icc(mA)

Tpd(ns)

封装形式

管脚数

M5-128

128

68/104/120

Yes

35

7.5,10,12,15

PQFPTQFP

100/144/160

M5-192

192

68/104/120/160

Yes

45

7.5,10,12,15

PQFPTQFP

100/144/160/208

M5-256

256

68/104/120/160

Yes

60

7.5,10,12,15

PQFPTQFP

100/144/160/208

M5-320

320

120/160/184/192

Yes

55

7.5,10,12,15

PQFP,BGA

160/208/240/256

M5-384

384

120/160/184/192

Yes

60

7.5,10,12,15

PQFP,BGA

160/208/240/256

M5-512

512

120/160/184/192/256

Yes

80

7.5,10,12,15

PQFP,BGA

160/208/240/256/352

MACH 5 系列-低电压(3.3V)

器件型号

宏单元

输入/输出

JTAG-ISP

Icc(mA)

Tpd(ns)

封装形式

管脚数

M5LV-128

128

68/74/104/120

Yes

20

5,7.5,10,12

PQFPTQFP

100/144/160

M5LV-256

256

68/74/104/120/160

Yes

60

5,7.5,10,12

PQFP,BGA

100/144/160/208

M5LV-320

320

120/160/184/192

Yes

55

7.5,10,12,15

PQFP,BGA

160/208/240/256

M5LV-384

384

120/160/184/192

Yes

60

7.5,10,12,15

PQFP,BGA

160/208/240/256

M5LV-512

512

120/160/184/192/256

Yes

80

7.5,10,12,15

PQFP,BGA

160/208/240/256/352

        MACH 5A 系列 CPLD 性能特点
  • 业内第一个使用0.25微米技术制造的CPLD;
  • 高性能、高密度、电可擦除CMOS CPLD;
  • 集成5,000至20,000个PLD门,128至512个宏单元;
  • 具有可编程四级低功耗操作模式,可节省功耗;
  • 可安全“热拔插”;
  • 符合PCI标准;
  • 可提供确定的、与设计无关的高速度,可提供-5ns、-7ns、-10ns、-12ns、-15ns;
  • 任意两个具有相同封装的器件其引脚分布完全相同;
  • 该系列均支持JTAG ISP,能够在系统可编程;

MACH 5A系列

器件型号

宏单元

输入/输出

JTAG-ISP

Vcc(V)

Tpd(ns)

封装形式

管脚数

M5A5-128

128

74,68,104,120

Yes

5

5.5,7.5,10,12

PQFP,TQFP

100/144/160

M5A5-192

192

74,68,104,120

Yes

5

5.5,7.5,10,12

PQFP,TQFP

100/144/160

M5A5-256

256

74,68,104,120,160

Yes

5

5.5,7.5,10,12

PQFP,TQFP

100/144/160/208

MACH 5A系列-低电压(3.3V)

器件型号

宏单元

输入/输出

JTAG-ISP

Vcc(V)

Tpd(ns)

封装形式

管脚数

M5A3-128

128

74,68,104,120

Yes

3.3

5.5,7.5,10,12

PQFP,TQFP

100/144/160

M5A3-192

192

74,68,104,120

Yes

3.3

5.5,7.5,10,12

PQFP,TQFP

100/144/160

M5A3-256

256

74,68,104,120,160

Yes

3.3

5.5,7.5,10,12

PQFP,TQFP

100/144/160/208

M5A3-320

320

120,160,192

Yes

3.3

5.5,6,7.5,10,12

PQFP,BGA

160/208/256

M5A3-384

384

120,160,192

Yes

3.3

5.5,6,7.5,10,12

PQFP,BGA

160/208/256

M5A3-512

512

120,160,192,256

Yes

3.3

6.5,7.5,10,12

PQFP,BGA

160/208/256/352

ATF15XX 系列器件介绍

    ATF15XX 复杂可编程逻辑器件(CPLD)系列提供高密度和性能的器件。ATMEL 目前提供了ATF1500A,ATF1502AS,ATF1500AS 系列 CPLD.ATF1500A 是一个内含32 宏单元的器件,目前提供44脚的PLCC/TQFP封装。ATF1502AS系列是内含32 宏单元的可系统在线编程的器件,目前提供44脚的PLCC/TQFP封装。ATF1504AS 系列是内含64 宏单元的可系统在线编程的器件,目前提供44脚的PLCC/TQFP封装,68脚和84脚的PLCC,100脚的TQFP/PQFP 封装。ATF1508AS系列是内含128宏单元的可系统编程的器件,目前提供84脚的PLCC,100脚的TQFP/PQFP封装,和160脚的PQFP封装,象下面表格中显示的一样,ATMEL也提供一些ATF15XX系列低功耗和低电压的器件。

    ATF15XX 系列器件具有型号齐全,供货迅速及时,绝对不可解密,性能价格比最优等众多优势。ATF15XX 系列CPLD芯片提供了替代ALTERA公司 EPM7000 和 EPM3000系列芯片的引脚完全一致,结构完全包容的器件。 ATF15XX系列芯片可实现ALTERA 公司芯片的完全替换!!!!不存在任何性能和设计上的不同,价格却仅是目前同型号产品的一半!!!!特有的LOGIC DOUBLING™专利技术,每个宏单元比同类产品增加一个LATCH,并增加了内部反馈引脚等特有功能,更可以实现更紧密的设计,实现资源的200%利用。

    关于LOGIC DOUBLING 技术,请上http://www.atmel.com/atmel/products/prod2.htm

看详细信息,ALTERA公司器件芯片的完全替换,请参照软件POF2JED的用法。

 Atmel ATF15XX系列器件

Atmel 器件

可系统在线编程

性能描述

ATF1500A

No

5 V 标准功耗器件

ATF1500AL

No

5 V 低功耗器件

ATF1500ABV

No

5 V 标准功耗器件

ATF1502AS

ATF1504AS

ATF1508AS

Yes

5 V 标准功耗器件

ATF1502ASL

ATF1504ASL

ATF1508ASL

Yes

5 V低功耗器件

ATF1502ASV

ATF1504ASV

ATF1508ASV

Yes

3.3 V标准功耗器件

ATF1502ASVL

ATF1504ASVL

ATF1508ASVL

Yes

3.3 V 低功耗器件

 下面是ATMEL公司的POF2JED软件的应用向导,这个软件转换一个可编程的输出文件(.POF文件),将它转换为ATMEL公司的可编程文件(.JED 文件),没有任何功能或者性能上的

区别。

 可替换的目标芯片

下面的表格是竞争对手ALTERA公司的芯片,它们能被ATMEL公司的芯片完全替换。

Altera公司芯片

Atmel 可替换芯片

EPM7032LC44

1500A-J44

EPM7032TC44

1500A-A44

EPM7032VLC44

1500ABV-J44

EPM7032VTC44

1500ABV-A44

EPM7032SLC44

1502AS-J44

EPM7032STC44

1502AS-A44

EPM7032AELC44

1502ASV-J44

EPM7032AETC44

1502ASV-A44

EPM3032ALC44

1502ASV-J44

EPM3032ATC44

1502ASV-A44

EPM7064LC44

1504AS-J44

EPM7064TC44

1504AS-A44

EPM7064LC68

1504AS-J68

EPM7064LC84

1504AS-J84

EPM7064QC100

1504AS-Q100

EPM7064TC100

1504AS-A100

EPM7064SLC44

1504AS-J44

EPM7064STC44

1504AS-A44

EPM7064SLC84

1504AS-J84

EPM7064SQC100

1504AS-Q100

EPM7064STC100

1504AS-A100

EPM7064AETC44

1504ASV-A44

EPM7064AELC44

1504ASV-J44

EPM7064AETC100

1504ASV-A100

EPM3064ATC44

1504ASV-A44

EPM3064ALC44

1504ASV-J44

EPM3064ATC100

1504ASV-A100

EPM7128ELC84

1508AS-J84

EPM7128LC84

1508AS-J84

EPM7128SLC84

1508AS-J84

EPM7128EQC100

1508AS-Q100

EPM7128QC100

1508AS-Q100

EPM7128SQC100

1508AS-Q100

EPM7128EQC160

1508AS-Q160

EPM7128QC160

1508AS-Q160

EPM7128SQC160

1508AS-Q160

EPM7128STC100

1508AS-A100

EPM7128ALC84

1508ASV-J84

EPM7128ATC100

1508ASV-A100

EPM7128AELC84

1508ASV-J84

EPM7128AETC100

1508ASV-A100

EPM3128ATC100

1508ASV-A100

 软件POF2JEDDos版)的使用方法

软件运行在 Dos模式。软件能自动检测并用正确的芯片和封装自动转换。

命令行:POF2JED 文件名.pof

输出文件是一个用于编程到ATMEL CPLD 芯片的JEDEC.JED)文件。一个

包含转换结果报告的文本文件(.TXT)也同时被产生。

注意:一个 UNIX 版本被提供。

一个为5V/3V 标准功耗器件匹配编译生成的 JEDEC文件(.JED)能直接用于编程下载到5V/3V的同类型低功耗器件。例如,一个选择ATF1502AS 器件生成的 JEDEC 文件能被直接用于下载到ATF1502ASL器件中。

使用举例:

   进入纯DOS模式或MS-DOS模式

POF2JED文件目录下输入:

   POF2JED  boolen.POF

 

一个转换信息将很快显示,象下面所示:

Atmel POF2JED Version 4.41 October 11, 2000

Copyright 2000 Atmel Corporation. All Rights Reserved

7128E PLCC84 --> 1508 PLCC84

Input file : boolean.pof
Output file : boolean.jed
Conversion Report File : boolean.txt

POF2JED processed 0 seconds
Conversion is complete!

 

生成的JEDEC文件(.JED)即可直接用于ATMEL CPLD 器件下载编程。

ATF15XX 系列产品使用说明

怎样去降低器件功耗

l         为了降低功耗,请选择后缀为“L/Z”的器件

l         不要激活在全局时钟引脚上(GCLK[1:3])的输入转换检测电路(ITD),如果GCLK[1:3]的任何一个连接到互连的全局矩阵(UIM),ITD 电路将

被激活。这个ITD电路特性是允许用户通过控制当时钟边缘触发时,如果

没有输入端值的改变,器件是否被激活来降低功耗。当这个功能被禁止时,

这个器件在每个被选时钟边缘不将被激活,从而降低了功耗。

l         开启低功耗模式(MC_POWER)。这个功能使所有的宏单元进入低功耗模式。

注意:用这个功能将降低器件的最高频率。

l         激活引脚保持电路(-PIN_KEEP)。

l         设置低速模式去降低动态ICC(-SLEW SLOW)。

l         在“L/Z”低功耗设计中连接一个大的耦合电容。低功耗“L/Z”器件在从等待进入活动状态的时候需要一个大的瞬时电流。这个瞬时电流能通过连接一个耦合电容来获得。对于典型应用,一个0。22 mF 的电容能满足需要。你也可以参照我们网站上的应用设计,“Selecting de-coupling capacitors for Atmel PLD’s” 。

l         Power_reset选项设置芯片进入大延迟模式,这将减少标准Icc将近

1 mA.

Pin Keeper 用法

l         ATF15XX 产品系列都有激活的 PIN KEEPER 电路。确保I/O 或者输入上拉或下拉电阻没有连接到 PIN KEEPER 电路。PIN KEEPER 电路有40mA的驱动能力,这些电路确保一个信号在三态时能保持目前状态。

l         如果你在I/O引脚上连接了100KW的上拉电阻或者30KW 的下拉电阻,这将产生一些问题。这些电阻和PIN KEEPER电路产生竞争。如果一个用ATF1508AS的设计在输出或输入连接了上拉电阻,推荐为10KW,下拉电阻推荐为5KW。

l         (缺省状态下)POF2JED文件自动将ATF15XX系列器件的PIN-KEEPER电路设置

为不启用状态。

Power on Reset 用法

l         如果你不确信电路板的供电规律或者Vcc/GND 引脚信号被干扰。

l         如果你用了POWER-DOWN 引脚(PD1或PD2)去降低器件的功耗,POWER-RESET 特性必须被启动。这将使器件进入双重复位模式,确保芯片如果不是VCC电源关闭

(电压低于0.7V),将不进入复位模式。

JTAG 开关的用法

  当替换 EPM7128S 或者任何带JTAG功能的 EPM7000系列芯片时,POF2JED软件将自动将ATMEL ISP器件的JTAG系统在线编程(ISP)模式启动。可以参照POF2JED软件转换生成的文本文件(.TXT)确定是否已将JTAG_ON位设置。如果位已经设置,那么这个芯片能通过ISP被重新编程。否则,你将需要人工在POF2JED 转换界面上设置JATG ON 特性。转换软件将检测JTAG 脚是否被占用,如果是,将产生一个错误信息。ATMEL 的 ISP 器件仍然能被在线编程一次,然而,它将不能通过外部编程器被再次编程。

ATMEL的ISP 芯片还有一个可选择的属性,就是是否对JTAG 引脚的TDI和TMS脚上拉。(-TMS_pullup 和-TDI_pullup).如果这些内部上拉被启动,那对这些JATG 脚来说,将不再需要另加外部的上拉电阻。

低压器件的支持

   ASV器件属性被设定,POF2JED 仍然将生成也个和选择5V同类器件一样的JEDEC文件(.JED)。但是,在转换生成的报告文本文件中,转换器件将显示ASV器件。在用户转换

的时候,它也将显示在屏幕上。另外,POWER_RESET 特性将自动启动,从而将器件设定为

大延时模式。

 

 

 

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