PLD入门其实不难！TI带你解锁无代码逻辑设计新体验

2024-10-29 来源：EEWORLD

随着电子产品小型化和功能集成度的不断提升，传统分立逻辑器件的局限性日益显现。德州仪器（TI）于近日发布了全新的可编程逻辑器件（TPLD）系列产品，旨在通过创新的低门槛、高集成度方案，为设计工程师提供更加高效、灵活、简单的逻辑器件和设计工具。

为什么TI选择进入PLD市场？

当我们片面的认为PLD市场是由Intel（Altera），AMD（Xilinx），Lattice以及Microchip（Atmel）等公司创建时，我们已经走到了一个误区。

实际上，TI才是最早一批进入可编程逻辑的市场领导者。

1970 年，TI开发了一款基于IBM只读关联存储器（read-only associative memory ROAM）的掩模可编程 IC。这款器件名为 TMS2000，通过在 IC 生产过程中改变金属层进行编程。TMS2000 拥有多达 17 个输入和 18 个输出，并带有 8 个JK 触发器用于存储。TI为这款器件创造了可编程逻辑阵列(PLA) 这一术语。

PLD则被认为是一个更广义的概念，涵盖多种可编程逻辑器件。总而言之，与使用具有固定功能的分立逻辑门构建的数字逻辑不同，PLD 的功能在制造时是未定义的。在 PLD 用于电路之前，必须对其进行编程以实现所需的功能。与固定逻辑器件相比，可编程逻辑器件简化了复杂逻辑的设计，并可提供卓越的性能。与微处理器不同，对 PLD 进行编程会改变器件中门之间的连接。

TPLD的特色在哪里？

德州仪器逻辑产品市场经理Luke Trowbridge表示，目前一提到可编程，就是FPGA和CPLD，确实这类产品早已占据了逻辑控制领域的主流市场，但对于需要少量逻辑门的应用（如电源时序控制、电池管理等）而言，这些大规模器件往往过于复杂和高成本，同时在功耗和封装上面都不够友好。

TI推出的TPLD系列通过集成多达40个逻辑门，包括集成逻辑功能、D 型触发器、管道延迟、图形发生器、计数器、延迟、比较器等，能够简化电路设计，帮助设计师在更小的空间内实现更高的集成度和灵活性，适合需要简洁而功能强大的逻辑控制应用场景。

和PLD不同，TI再一次发明了TPLD，这个T不止代表了TI，还有更特（Te）别的一些要素在其中。

Luke Trowbridge表示，TI的逻辑产品开发主要遵循三个发展方向，首先，是更紧凑更集成，以便减少布板空间。其次，是优化软件编程能力。第三则是提供车规和工规级产品，包括封装、规格以及资格认证等，从消费领域逐渐扩展。

TPLD1201 方框图

小型化集成化

德州仪器的TPLD系列通过集成逻辑门和模拟元件，能够减少94%的空间需求，使得PCB设计更加紧凑。这种小型化设计尤其适合手持设备、消费电子和汽车等应用，帮助设计工程师在有限的电路板空间中，集成更多的功能组件。德州仪器逻辑产品系统经理Jose Gonzalez表示，TPLD可以将十几种分立逻辑器件整合成一块IC，不仅显著减小了系统尺寸，同时还可以优化物料清单（BOM），简化采购流程，并缩短整个产品上市的时间。

灵活性与无代码编程工具

相较于传统CPLD和FPGA需要复杂的硬件描述语言（如VHDL或Verilog）以及昂贵的EDA工具，TI的TPLD系列引入了InterConnect Studio，这是一款直观的无代码设计工具。通过图形化（GUI）拖拽操作，设计师可以在无需编程的情况下完成逻辑配置和电路仿真，极大地降低了开发难度，甚至对于没有编码经验的工程师也十分友好。

正如Jose Gonzalez所总结的，InterConnect Studio支持从设计到仿真、配置一体化操作，为设计工程师带来了便捷、高效的开发体验。仅需几分钟，就可以完成开发和仿真，并在几秒内完成原型设计。

InterConnect Studio界面

更可靠更高效

新款TPLD功耗比同类产品低50%，静态电流小于1微安，对于电池供电设备尤其友好。另外，产品还具备-40℃到125℃的超宽温度范围，且通过了AEC Q-100认证，非常适合汽车和工业领域的恶劣环境应用。产品提供多种的封装选项，包括VSSOP (DGS)，X2QFN (RWB)，SOT-5X3 (DRL)，SOT-23-THN (DYY)四种通用封装，并支持自动光学检测。

灵活的应用场景

Luke表示，很多应用需要几个到数十个逻辑门实现的，用FPGA或者CPLD不合适，这也是TI投资TPLD的初衷。“我们TPLD希望用一颗IC去适应不一样的应用场景，无论是和分立方案相比还是和ASIC相比都更有优势。”Luke说道。

TI TPLD系列的目标是帮助工程师在常见但复杂的电源管理和信号控制应用中，快速实现高效的逻辑设计，比如：

电源时序控制：TPLD通过灵活的计时器和时序控制，可以从几十微秒到数小时内自由调控通断时间，应用于汽车、笔记本等产品中。

电池过流过压检测：通过在IC内集成比较器和逻辑门，TPLD可以为电池管理系统提供实时过流和过压检测，保证了电池的安全和寿命。

CANbus仲裁：在汽车应用场景中，TPLD支持多个逻辑门集成，显著减小了电路面积，并确保了数据传输的稳定性。

为了证实TPLD在这些应用中的优势，TI也是提供了多份技术文档，包括但不限于窗口比较器、温度监测器和温度控制器、智能占位照明、电源时序控制、可配置延迟块等等诸多参考应用。

在逻辑产品中的广泛布局

根据Luke和Jose的总结，TI的逻辑产品具有长达60余年的历史，早在1961年，TI就助力NASA的阿波罗任务，推出了航天级逻辑IC，1964年推出商用逻辑IC，1984年发布了首款汽车级逻辑芯片，之后在封装，工艺等领域不断创新，包括推出X2SON、DYY、DGS等小尺寸封装。“TI已经成为分立式逻辑技术的市场领头人，提供非常齐全的品类，包括标准的逻辑器件和现代低功耗逻辑产品系列。”Luke总结道。