La gamma di apparecchi programmabili sul campo disponibili sul mercato oggi è esponenzialmente più grande rispetto anche solo ad alcuni anni fa. L'insieme di acronimi risultante e la sovrapposizione di applicazioni appropriate sono sufficienti da costringere qualsiasi progettista a ricorrere al proprio microcontroller preferito.
Gli apparecchi programmabili sul campo (FPD, Field Programmable Device) o gli apparecchi programmabili (PLD, Programmable Logic Devices) differiscono dai microcontroller standard in quanto la programmazione di un FPD cambia effettivamente l'hardware del dispositivo. A un microcontroller può essere comunicato di eseguire un programma in modo sistematico, un'istruzione alla volta. Solitamente la velocità di esecuzione viene controllata da un clock interno o esterno e l'apparecchio esegue un'istruzione a ogni ciclo del clock. Per le applicazioni di segnali lenti normali, questo sistema è adeguato. Tuttavia, se l'applicazione richiede simultaneamente la lettura I/O e/o l'elaborazione di segnali ad alta velocità, il dispositivo deve disporre di percorsi hardware dedicati. Con un FPD, questi percorsi hardware possono essere definiti e creati dall'utente tramite un'interfaccia di programmazione. Questi dispositivi richiedono una memoria non volatile, ad esempio Flash o NVRAM, per mantenere le configurazioni anche in caso di perdita di potenza.
Apparecchio logico programmabile semplice (SPLD, Simple Programmable Logic Device)
Per le applicazioni che richiedono la gestione simultanea solo di un numero ridotto di I/O, un SPLD può essere sufficiente. Solitamente composti da soltanto una decina circa di macrocelle, questi dispositivi sono tipicamente gli FPD più piccoli, più economici e che richiedono la potenza minore. La famiglia diffusa ATF16xV8 di Atmel è dotata di parti con 8 macrocelle che utilizzano meno di 250 mW alla massima potenza, in pacchetti di 4 x 6 mm. La linea diventa sfuocata tra gli SPLD e la logica programmabile specializzata come gli array logici programmabili (PLA o PAL) che vengono spesso utilizzati per svolgere funzioni simili.
Apparecchio logico programmabile complesso (CPLD, Complex Programmable Logic Device)
Quando l'applicazione chiama definitivamente un apparecchio programmabile, ma sono necessarie solo tra 32 e 1.000 macrocelle, un CPLD è la risposta. Solitamente questi dispositivi presentano un rapporto input/gate logico più elevato e sono ideali per le applicazioni che richiedono un numero elevato di I/O simultanei, ma una quantità relativamente bassa di elaborazione dei dati. I CPLD sono più densi degli SPLD e offrono capacità maggiori in pacchetti più piccoli. La famiglia Flash370 di Cypress comprende dispositivi che forniscono tra 32 e 128 macrocelle in un pacchetto di 14 x 14 mm. Mentre gli SPLD tendono a funzionare a 5 V, i CPLD si comportano più come FPGA e solitamente richiedono tensioni inferiori a correnti superiori. Più comunemente i CPLD attingeranno fino a 50 mA per linea I/O da un alimentatore a 1,8 V o 3,3 V.
Array di gate programmabile sul campo (FPGA, Field Programmable Gate Array)
Gli FPGA sono gli attuali titani del mondo FPD in quanto alimentano tutto, dai blade server ai robot salvavita. Questa categoria copre un'ampia gamma di prezzi, capacità e dimensioni. La famiglia LatticeEC di Lattice Semiconductor offre soluzioni tecnologiche da 130 nm con alcune migliaia di celle in un pacchetto di 20 x 20 mm per meno di USD 10. All'altro estremo la famiglia Stratix V di Altera utilizza la tecnologia da 28 nm per creare dispositivi ottimizzati per applicazioni incentrate sull'ampiezza di banda e che utilizzano grandi quantità di dati. Questi variano in prezzo da alcune centinaia a diverse migliaia di dollari e spesso richiedono sistemi di gestione della potenza per fornire i rail ad alta corrente e a bassa tensione necessari per il funzionamento. I progetti di riferimento sono disponibili per illustrare l'approccio a un core di alimentazione (0,9 V a 68 A al massimo) e ai terminali di alimentazione I/O con la sequenza appropriata per evitare danni all'apparecchio. La potenza rigorosa e la gestione termica necessarie per utilizzare in sicurezza un FPGA dalle prestazioni elevate possono essere intimidatorie, ma le capacità dei dispositivi non possono essere soddisfatte da nient'altro sul mercato oggi.
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