硬件方案的选择
3.2.1FPGA和单片机的选型
对于一个电子产品来说，一个好的硬件方案十分重要,这事关一个产品的功能性能,要实现高精度的GPS信号锁定OCXO晶振的系统,精确的时间间隔测量是整个系统的关键所在,另外,数据处理能力非常重要,单片机具有很强的时序控制能力、设计简单快捷,但是端口数目有限、系统硬件连线复杂、可靠性不够。而FPGA/CPLD是并行执行的,能够大大提高系统的效率,易于实现逻辑功能,可靠性高,缺点是自身不具备寄存器、时序控制能力不强。由此可见,单片机和FPGA/CPLD有很强的互补性,于是本文采用“ FPGA/CPLD+MSP430单片机”作为核心的数据处理器.
1. FPGA/CPLD选型
可编程晶振逻辑器件( Programmable Logic Device,PLD)是一种半定制的通用型器件,用户可以通过对PLD器件进行编程来实现所需的逻辑功能22。与专用集成电路ASC相比,PLD具有灵活性高、设计周期短、成本低、风险小等优势,可编程逻辑器件具有能够代替普通的数字逻辑电路、取代传统74系列的逻辑器件、可重新配置、适用于高速信号的处理以及集成度高等优点,因而得到了广泛应用。
最常见的可编程逻辑器件有复杂可编程逻辑器件CPLD( Complex Programmable Logic device)和现场可编程门阵列FGA( Field Programmable Gate Array)。它们的内部结构稍有不同,CPLD基于乘积项( Product-rem)结构,由三个单元组成:宏单元( Microcell),可编程连线(PIA)和lO控制块,而FPGA基于查找表LUT okUp- Table)结构,本质上就是一个RAM。目前FPGA中多使用4输入的LUT, 所以每一个LUT可以看成一个有4位地址线的16×1RAM。
尽管FPGA和CPLD都是可编程器件,有很多的共同点,但因石英晶振结构上的差异, 它们又有各自的特点:
(1)CPLD更适合完成组合逻辑,FPGA更适合于完成时序逻辑
(2)CPLD的连续式布线结构决定了它的时序延迟是均匀的和可以预测的,而FPGA的分段式布线结构决定了其延迟的不可预测性;
(3)FPGA的集成度比cPLD高,具有更复杂的布线结构和逻辑实现;
(4)CPLD比FPGA使用起来更方便,无需外部存储器芯片,使用简单。而FPGA的编程信息需存放在外部配置芯片上；
(5)CPLD速度比FPGA；
(6)CPLD保密性好,FPGA保密性差；
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