一种基于CPLD的曼彻斯特编解码器设计

3 基于CPLD的曼彻斯特码实现
　　
为了确保设计的可行性，操作时必须对设计进行时序仿真。为了提高CPLD芯片的性能及资源利用率，应采用专门的综合软件来对设计进行优化和综合。本设计采用Synplify7.3进行综合，并采用Active-HDL6.1进行时序仿真。在Synplify中使用有效的代码可以优化组合逻辑、减少逻辑延时，从而提高整体性能。此外，本设计还进行了多个文件的分块设计，然后将这些文件映射到顶层文件进行综合，并运用VHDL对单个文件进行编写、仿真和优化。在用到组合逻辑时，Syn-plify会尽量避免锁存器的出现，节省逻辑单元。Synplify和其它综合软件一样，编译后所生成的电子设计交换格式文件(EDIF)可以在Active-HDL中进行编译、仿真、分配引脚和其它优化处理。因此，采用Active-HDL6.1和Synplify7.3相结合对CPLD进行设计、优化、综合，可以提高系统性能和
芯片资源的利用率。
　　
CPLD(Complex Programmable Logic Device复杂可编程逻辑器件)的内部结构为“与或阵列”。该结构来自于典型的PAL、GAL器件结构。由于任意一个组合逻辑都可以用“与一或”表达式来描述，所以该“与或阵列”结构能实现大量的组合逻辑功能。CPLD和FPGA的主要区别如下：

(1) 布线能力
　　
CPLD内连率高，不需要人工布局布线来优化速度和面积，较FPGA更适合于EDA芯片设计的可编程验证；

(2) 延迟可预测能力
　　
CPLD连续式布线结构决定了时序延时是均匀的和可预测的，而FPGA的分段式布线结构则决定了其不可预测时间延迟；

(3) 集成度的不同
　　
CPLD的集成度一般在500～50000门。而FP-GA的集成度一般在1K～10M门；

(4) 应用范围的不同
　　
CPLD逻辑能力强而寄存器少，适用于控制密集型系统，而FPGA逻辑能力较弱但寄存器多，适于数据密集型系统。

CPLD和FPGA的共同优点一是规模越来越大，实现功能越来越强，同时可以实现系统集成。二是研制开发费用低，不承担投片风险，使用方便。三是通过开发工具在计算机上完成设计，电路设计周期短，同时不需要设计人员了解很深的IC知识，EDA软件易学易用。此外通过FPGA和CPLD开发的系统成熟后，还可以进行A-SIC设计，以形成批量生产。
　　
事实上，本设计在Xilinx公司的XC9500系列CPLD(xc95108pq100-7)芯片上进行了实现。并针对其特点对设计进行了最后的优化。该编解码器共占用了149个逻辑单元，占总逻辑资源的8％，因此，十分有利于今后对其进行完善和功能的添加。

4 结束语
　　
本设计具有一定的通用性，它的逻辑大部分只涉及到编、解码器本身；而它与外部的接口十分简单，只要对其读、写并对跳变沿信号进行有效控制，就能使其正常工作。本设计十分独立，由于选用器件资源比较丰富，故对其进行功能添加也十分方便，只需添加电路设计而不必对原有电路进行修改。