可编程器件在智能手持电子设备中的应用
从传统意义上说，由于掌控及手持式电子产品对于低待机功率和低成本有很高的要求，因而限制了PLD器件在这些产品中的应用。莱迪思半导体公司的1.8伏ispMACH4000ZCPLD系列的产品问世，标志着业界最低静态功耗CPLD的产生。ispMACH4000Z系列有4个成员，宏单元数为32、64、128和256。ispMACH4000Z器件的静态电流功耗极低，静态电流为10微安，恰好满足了低功耗电子产品的需要。器件的工作电压范围为1.6V到1.9V。ispMACH4000Z器件不仅具备业界最低的静态功率，其成本也很低廉，非常适合被广泛应用在掌控、手持、和其它电子消费产品中。极大地拓展了可编程逻辑在这些市场上的应用。
IspMACH4000Z在智能手持电子设备中的应用
我们把个人数字助理（PDA）、智能电话和便携式媒体播放器称为智能手持电子设备。图1为组成智能手持电子设备主要功能的方框图。尽管许多功能是用ASSP来实现的，但有一些共同的功能可以用CPLD来实现，诸如袖珍键盘控制器、存储器地址译码器、电源管理、安全保护和接口逻辑。图1中的灰色方框图表示该功能可用CPLD来实现。下面对CPLD在智能手持电子设备中三种主要功能，电源管理、产品的安全保护和实现接口功能进行叙述。
图1智能手持电子设备主要功能方框图
（1）电源管理
延长智能手持电子设备中的电池寿命是主要的设计要求。这可以采用几种方法来解决。因为电源的功耗与电流或者电压成比例，设计者必须尽可能地降低电流或者电压。电子系统中某些主要器件要用较高的3.3V电压。CPLD具有I/O电压转换的功能，因此可以用CPLD把3.3V器件转换到1.8V的ASSP。
另外一种降低功耗的办法是采用动态电源管理。当这些器件无需工作时，关闭这些器件的电源。用CPLD产生片选信号，关闭ASSP和系统中其它的器件，例如大量消耗电源的LCD。采用CPLD实现一些算法会比用微处理器消耗较少的功率。例如用CPLD实现袖珍键盘扫描功能，而不是用微处理机。
选择低功耗的器件也是致关重要的。ispMACH4000Z的待机电流仅10微安，工作电压1.8V。CPLD具有非易失和瞬时上电特性，因此广泛地用于系统引导功能，诸如电源上电定序和DSP/ASSP/ASIC配置。多电压系统上电定序要求器件瞬时上电，以便准备管理系统中器件的上电时序。DSP、ASSP和ASIC要求初始化和配置。CPLD用来控制非易失存储器，例如闪存在自举期间以配置这些器件。
（2）产品的安全保护
CPLD可以用来保护产品的知识产权，以防非法的复制。例如需要加密的视频和音频算法。用CPLD实现这些功能可以有效地对知识产权进行保护，因为ispMACH4000Z有保密位，一旦保密位设置后，器件中的内容便无法读出。
（3）接口逻辑
如前所述，CPLD经常用来把ASSP，其它器件与处理机总线网络接口，有效地桥接一个器件的信号到另外一个器件。CPLD为微处理机建立了总线接口、中断和控制逻辑功能，允许它们与外围设备进行通信。
可编程器件的特点是易于产品的升级和修改。有些功能可以用硬件而不是软件来实现。例如，CPLD能实现ASSP与LCD显示间的逻辑电平转变，以便跟随随新一代LCD的逻辑电平。通常，新一代LCD显示器与老一代LCD有着不同的I/O逻辑电平。因此，如果没有逻辑电平转换的功能，就不能实现ASSP或者ASIC与新的LCD之间的接口。
使用可编程器件能够对产品升级以支持更新的用于压缩音频或者视频的标准。这充分体现了CPLD的灵活性。对于实现计算或者决策功能来说，CPLD还用于复杂的控制逻辑，诸如袖珍键盘或者触摸式键盘控制器。
对智能手持电子产品的另外一个挑战是紧凑的电路板。这就要求所使用的电子器件必须有很小的体积。ispMACH4000Z有很小的BGA封装，例如56球型封装的csBGA的尺寸仅为6x6毫米，如图2所示。
图2器件的封装尺寸
器件的基本结构
ispMACH4000器件由多个GLB所组成，每个GLB有36个输入，16个宏单元。GLB的互联是通过全局布线池(GRP)。输出布线池（ORP）把GLB连接到I/O块。I/O块中含有多个I/O单元。其结构如图3所示。器件中的I/O分成两个区，每个区有不同的供电电压。支持多种标准，使得设计者能在混合电压环境中实现设计。
在ispMACH4032中有两个GLB，每个GLB有36个输入。所有GLB的输入来自于全局布线池，所有的GLB输出又返回全局布线池，以便连接到其它GLB的输入。若有反馈信号回到相同的GLB，也必须经过全局布线池。这就保证了GLB互相之间的通信有着恒定的可预知的时延。GLB的输出送至输出布线池，然后把它们送到相关I/O块中的I/O单元。
图3 器件中的功能块
GLB由可编程与阵列，逻辑分配器，16个宏单元和一个GLB时钟发生器组成。可编程与阵列有36个输入，83个输出乘积项。来自全局布线池的36个输入用来在与阵列中构成72根线。每根线都可通过线与连至83个输出乘积项中的任意一个。80个逻辑乘积项的每一个都馈入逻辑分配器，余下的三个控制乘积项馈入共享PT时钟和共享PTOE。在送入宏单元之前，共享PT时钟和共享PTOE初始信号可以选择反向。每5个乘积项组成一个乘积项群(producttermcluster)。第一个乘积项群为PT0。GLB中的每个宏单元都有一个乘积项群。图4为通用逻辑块GLB的结构。
图4 通用逻辑块GLB
ispMACH4000器件有两个I/O区，每个区都有各自的I/O电压。输入可以支持独立于芯片电源电压或区域电压的各种电压。支持多种标准电压会给设计者带来设计灵活性，以适应当今多种电压环境的设计需要。
结语
个人数字助理（ PDA ）、智能电话和便携式媒体播放器市场需求正在迅速增长。目前有几个无线标准， PAN 标准、媒体标准以及存储器选择。也许不久要求支持多个标准。设计者将面对 ASSP 与每个标准接口的任务。可编程器件能使设计者容易地完成这些任务。 ispMACH4000Z 的超低功耗、高性能、以及低成本的特点广泛适用于包括手机及其外设、传呼设备、 GPS 定位设备、个人数字助理、数码相机、数码摄像机、个人音频设备、便携式医疗仪器、车用远程信息处理系统和无线电、以及工业仪器等 。
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