CPLD – Complex Programmable Logic Device
Oggi ti spiego cosa sia un CPLD e come funziona, così potrai usarlo al meglio nei tuoi progetti elettronici. Un CPLD è un dispositivo logico programmabile complesso, che ti permette di configurare la logica digitale senza dover creare circuiti integrati custom. È come avere un circuito integrato che puoi programmare secondo le tue esigenze specifiche.
Cos’è un CPLD?
Un CPLD è un tipo di dispositivo logico programmabile che contiene diversi blocchi logici interconnessi, chiamati macrocelle, che puoi configurare tramite un linguaggio di descrizione hardware come VHDL o Verilog. A differenza di un semplice PAL o GAL, il CPLD ha una struttura più complessa e maggiore capacità di integrazione.
Com’è fatto un CPLD?
- Blocchi logici: ognuno è formato da una serie di porte logiche programmabili e flip-flop.
- Interconnessioni: reti di routing configurabili che collegano tra loro i blocchi logici.
- Input/Output: pin programmabili per comunicare con il mondo esterno.
Come funziona?
Quando programmi un CPLD, stai definendo come i blocchi logici e le interconnessioni devono comportarsi. Immagina di voler costruire un semplice circuito sommatore: puoi scrivere il codice per questo circuito e caricarlo direttamente nel CPLD. A differenza di una FPGA, che è molto grande e complessa, un CPLD è più compatto e più semplice da programmare per funzioni di controllo o interfacciamento.
Esempio tecnico pratico
Supponiamo tu voglia creare un sistema che controlla l’accensione di un motore in base a due segnali di input, “start” e “stop”. Nel CPLD puoi configurare la logica con questa regola semplice:
- Se “start” è alto e “stop” è basso, il motore si accende.
- Se “stop” è alto, il motore si spegne indipendentemente dallo stato di “start”.
Con un codice VHDL come questo puoi definire il comportamento:
In pratica, il CPLD fa da cervello programmabile e ti evita di cablare un sacco di porte logiche discrete o creare PCB complicati.
Vantaggi dei CPLD
- Programmazione semplice e veloce.
- Consumo energetico inferiore rispetto a molte FPGA.
- Adatto per funzioni di controllo e logica combinatoria sequenziale.
- Facilità di integrazione in sistemi embedded.
Se ti stai chiedendo quando usare un CPLD invece di una FPGA, la risposta sta nel tipo di progetto: se ti serve un controllo logico semplice e stabile, il CPLD è perfetto; se hai bisogno di grandi capacità di calcolo parallelo e logica complessa, meglio orientarsi su FPGA.
Infine, un CPLD può comunicare direttamente con microcontrollori o altri dispositivi digitali, perché spesso ha pin configurabili come ingressi o uscite con livelli di tensione compatibili. Puoi così usarlo per estendere le funzionalità di un sistema embedded, per esempio gestendo bus di dati, generando segnali di clock o realizzando interfacce personalizzate.
Domani vedremo come si programma un CPLD con un esempio pratico passo passo usando VHDL, così potrai vedere dal vivo come mettere in pratica tutto questo e iniziare a creare i tuoi progetti elettronici personalizzati.
