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纯单片机与CPLD设计的优缺点分析

  自20世纪80年代单片机引入我国以来,学习和应用单片机的热潮始终不减,特别是MCS51系列。这是由单片机的特点决定的。实际上,从单片机/CPLD应用通用数字集成电路系统,到广泛应用单片机,是我国电子设计在智能化应用水平上质的飞跃。据统计分析,单片机的销量单片机/CPLD到目前为止依然逐年递增,而且在很长一段的时间内,单片机依然会是电子设计的主角(虽然这一地址已经受到了CPLD的挑战)。
  1 纯单片机系统优缺点
  ①大量单片机/CPLD的外围芯片和接口电路使得单片机应用系统的设计变得简单而且快捷,新型单片机的上市和高级语言的支持(如C51)进一步延长了单片机的寿命。
  ②长期稳定的发展和使单片机性价比非常高,而且单片机/CPLD积累了大量的资料并拥有了大量的工程技术为员。这一点是CPLD目前难以达到的。
  但是,单片机的缺点也有目共睹:
  ①低速。即使是高速度单片机也只能工作在μs级,这是由单片机串行工作的特点所决定的。
  ②低可靠性。虽然单片机/CPLD目前有很多器件与设计在一定程序上解决了部分问题,如看门狗的广泛应用,但在某些情况下瞬间的复位也会造成严重后果。
  2 纯CPLD设计的优缺点
  即使单纯单片机/CPLD的单片机结构能完成的功能,在某些情况下也宁可使用纯数字电路完成。而当前开始流行的CPLD,则不但克服了单片机的缺点,而且由于可采用VHDL语言编程,进一步单片机/CPLD打破了软硬件工程师的界限,加速了产品的开发过程,使纯数字电路的设计变得简单。人们甚至在讨论用C作为下一代硬件描述语言。
  难怪有专家指出,电子设计的单片机时代即将过去,而以PLD为核心的EDA(电子设计自动化)将是单片机/CPLD未来设计的方向。由于超大规模集成电路技术的发展,单片PLD芯片上已经可以集成上百万门,就系统规模而言,将单片机设计在内也没什么问题。美国的可编程器件厂商已经以软核和硬核嵌入两种形式(将单片机电路嵌入PLD)为设计人员提供帮助。PLD器件取代单片机是早晚的事。但是,在我国当前的普遍应用中,单纯依靠PLD器件还有点早,原因如下:
  ①由于历史单片机/CPLD的原因,我国的电子设计人员大部分应用的是MCS51系列单片机,还没听说哪家公司提供软核或硬核集成。而让这么多人改学其它系列单片机还需要一段时间,而且原有的程序更使人不愿改动。
  ②单片机价格低廉,而PLD如果增加单片机内核的话,至少在目前形势下价格会比较昂贵。
  所以,由于单片机和PLD的互补性:在逻辑运算、智能控制方面,单片机具有不可替代的优越性;而在高速稳定等方面,PLD无疑是首选。因此,在目前的电子设计中,充分利用单片机+PLD结构将起到事半功倍的效果。
 

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