可编程逻辑在消费电子中的应用

在受限的产品面市的时间内，应付大大变化的市场标准使得可编程逻辑器件（PLD）普遍地用作消费电子产品之中。而专用集成电路（ASIC）和专用特定标准器件（ASSP）的研发必须便宜的非重复性工程费用，PLD是标准的现成器件，可针对各种应用于用于灵活性的软件工具展开自定义。

　　降低功耗支出　　减少静态功耗仍然是消费电子产品设计人员面对的挑战。许多电池供电的产品，如智能电话、GPS设备、移动计算出来和数码相机，缩短电池寿命是最重要的差异化特征之一。

由于设计人员力求合乎近期的能源之星和欧盟管理守则的规定，对于许多通过墙上插座供电的电子设备而言，低功耗也更加最重要。　　在许多消费电子系统中，通过获取先进设备的总线模块和桥接功能，PLD可拓展当前一代的应用于处理器或CPU的使用率。这些总线模块和桥接功能一般来说会有十分低的性能拒绝。图1展出了这样一个应用于实例。

　　　　图1：在手机中用于PLD　　PLD还常常用来构建人机接口控制器、表明控制器、外部存储器模块控制器和PWM控制器。表格1展出了在消费电子市场中一些少见的PLD的应用于。　　　　表格1：消费电子应用于中常用的PLD的功能　　像高端FPGA一样，现在低密度的PLD有先进设备的I/O功能，还包括反对有所不同的I/O标准、多个I/Obank，以及多种电压。这些特性容许用于PLD来构建ASIC/ASSP、存储器、处理器，以及一般来说有不给定的电压和I/O标准的其他器件之间的点对点逻辑。

　　如图2右图，对于将低成本、低密度PLD用作先进设备的点对点逻辑，图形复用器是一个理想的例子。笔记本电脑和便携式电源管理的近期趋势是英特尔可转换显示卡倡议。图形多路复用器自由选择基于应用于市场需求的图形控制器。

低功耗构建GPU用作诸如文字处理，电子邮件和互联网网页的常规应用于。高性能的独立国家GPU用作高性能的应用于，诸如游戏、视频编辑和播出高清视频。

PLD反对较低摆幅差分I/O标准和内置的齿轮箱和PLL，需要与图形处理器模块，构建智能多路算法，以增加或避免转换时的视觉效果并必要驱动液晶显示屏。　　　　图2：基于PLD的图形复用器　　莱迪怀的MachXO2PLD系列对如前所述的消费电子应用于中的各种功能是理想的自由选择。

使用优化的查询表格（LUT）结构与65纳米嵌入式存储器工艺技术相结合，MachXO2器件为消费电子设计获取了一个灵活性的全功能的解决方案。　　低成本的PCB　　MachXO2器件有各种低成本，无卤素的PCB。能用的PCB自由选择还包括低成本的BGA和TQFP，以及先进设备的晶圆级芯片级PCB和微型芯片级PCB。BGAPCB还包括尽可能少的信号布线层，以减少整个PCB的成本。

这些PCB的设计使得所有的I/O和电源相连从PCB布线的2至4层引向。这样做到防止了用于较高成本的生产技术，如挖出孔或盲孔，以及激光孔钻。

MachXO2PCB的I/O分配需要使同一PCB构建密度迁入。当设计有变化，必须一个更大或更加小的MachXO2器件时，这有助利用某种程度的电路板。　　更高的集成度　　图3展出了一个MachXO2构建并存逻辑器件，如I/O扩展器、电平和总线桥接转换器、电压调节器、时钟源和配备器件，所有这些都在单个器件之中。　　　　图3：MachXO2功能统合　　MachXO2器件含有多达256Kbit的嵌入式存储器。

这些片上用户存储器（UFM）使MachXO2器件需要构建外部非易失性存储器，可用作各种应用于，还包括存储配置文件部分、储存PROM数据，或作为标准化用户存储器。MachXO2器件还具备标称精度为+/-5%的内部振荡器，可以用来作为设计的时钟源，因此需要外部振荡器。　　烧结的SPI、I2C、定时器/计数器　　SPI和I2C控制器和定时器/计数器是消费电子设计中最常用的功能。

设计人员常常用PLD构建SPI或I2C总线拓展。定时器/计数器也常常被用来分解状态信号。所有MachXO2器件享有这些常用功能的烧结构建。

有了烧结的I2C、SPI和定时器/计数器功能，设计人员可节省高达600LUT，可用作在设计中构建可选的逻辑。　　由于非易失性减少了功耗　　除了静态和动态功耗之外，功耗的额外部分与浪涌和配备有关。这是PLD/FPGA转入用户模式之前，上电和配备期间的功耗。

功耗是与转入用户模式所需的时间成正比的。电路板设计人员必需考虑到这一部分额外的功耗，同时确认电源的拒绝。许多消费电子系统设计成使得FPGA或PLD频密进/关口循环。

由于进/关口周期频密，这个系统的不道德激化了这一额外的功耗。由于其固有的性质（即具有片上配备存储器的PLD），MachXO2器件可以用微秒的时间配备自己，尽量减少浪涌和配备过程中的功耗。图4展出了MachXO2PLD与基于SRAM的FPGA转入用户模式所须要时间之间的较为。　　　　图4MachXO2增加了功耗周期　　用免费的设计工具加快创意　　设计人员可以开始用于LatticeDiamondv1.2版本软件用MachXO2器件展开设计，该软件可以从莱迪思网站免费iTunes。

　　一个为消费电子应用于而优化的全套参照设计可以从莱迪思网站免费iTunes。这些还包括LatticeMico8微控制器，外设如UART、I2C主/从，SPI主/从，I2S控制器和各种存储器控制器的。

该参照设计源代码，还包括HDL和固件，可以根据实际应用于的拒绝展开改动。　　结论　　在构建消费电子应用于中，用于可编程逻辑器件构建各种功能是一种不俗的自由选择，因为他们解决了ASIC和ASSP的局限性，获取具备成本效益，低功耗和灵活性的解决方案。MachXO2PLD系列是专门低成本，低功耗消费电子应用于而设计的，为设计人员获取了更加低成本的优势、减少了功耗，并在一个小的PCB中减少了系统集成度。此外，MachXO2包括了在消费电子应用于中常用的一些最风行的功能的烧结构建，例如用户存储器（UFM）、I2C、SPI和定时器/计数器。

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