早在1970年，第一个PLD（可编程逻辑器）诞生了。因为它的硬件结构设计可由硬件语言进行编写，从而使得它的设计比纯硬件的数字电路灵活性更强。但是由于它的结构过于简单，所以只能够实现的电路规模也较小。为了弥补PLD所设计的电路规模都较小这一问题，在上个世纪80年代中期，设计出了CPLD（复杂可编程逻辑器），如今这个设计已广泛应于多个领域。

由于CPLD的电路集成度高，所以功能升级变得十分方便。制作CPLD所花费的时间也相对较短，制作成本也能被用户接受。由于设计语言相对简单，所以对于硬件设计者的经验要求也相对较低。CPLD能够设计出较大规模的电路，所以被广泛应用于生产之中。如今，CPLD已经成为电子产品中不可或缺的一部分，电子工程师也都要求能够熟练设计CPLD，可见CPLD给社会带来了巨大的变化。论文网

1．2  研究目标及意义

随着社会的发展，出租车成为人们生活中不可缺少的交通工具，不仅方便快捷而且比私家车更为环保。那么出租车计费器的准确计费就成为了人们关注的问题。

本设计主要是采用CPLD设计出一个符合用户需求的出租车计费系统。本设计采用VHDL语言进行编程，借助集成开发软件平台，应用原理图等方法，生成相应的目标文件，通过下载电缆将代码传送到目标芯片中，应用于实际的出租车计费系统中。

2  方案设计

2.1  CPLD简介

CPLD（复杂可编程逻辑器件）与FPGA（现场可编程门阵列）都是在以往的逻辑器件基础上开发出来的。与以往的逻辑器件相比，FPGA/CPLD所设计的电路规模较大，通用IC芯片的利用效果显著提升，成本也得到了降低。这样的FPGA/CPLD实际上就是一个子系统部件。电子工程师对于这种芯片比较关注，并不停的应用到实际设计中去。

2.1.1  CPLD的基本结构

CPLD所容纳的元件数很多，它的结构分为与、或阵列，输入缓冲电路、输出宏单元。在没有增大阵列的I/O的情况下，它的阵列仍要比PAL大很多。增加输入端数会使阵列占用芯片的面积增大，而芯片的制作成本又和芯片的面积息息相关。芯片面积的增大，会增加信号在阵列传输过程中的延迟，从而会影响芯片的运行速度。所以常用的CPLD是由很多相似的PAL功能模块组成的，其大部分的布线资源是固定在芯片上的，然后通过位于中心的互连矩阵将这些资源连接在一起。

每个逻辑块的输入都是由互联阵列进行布线，主要是把从输入、输出端口的信号和逻辑块的输出进行布线。一般的互连矩阵分为两种：一种是基于阵列的互连，另一种是基于多路开关的互连。基于阵列的互连是通过纵横开关来实现，任何输入到这种互连矩阵中的信号都能通过，并布线到每个逻辑块，是完全不受限制的。基于多路开关的互连每对逻辑块进行输入都将会有一个多路转换器，输入到多路开关的矩阵的信号被连接到了每个逻辑块的输入端，可以将这些多路转换器进行编程，编程后会选择一个输入，然后将这个输入布线到逻辑块中。所以布线的通过率和多路转换器的输入宽度有关，输入宽度越大，那么其面积就会增加，性能也会随之降低。

相比于FPGA，CPLD采用的互连方式不同，是一种分段互连的方式，所以时间可预测性较大，产品能够得出相互引脚间的最大延迟时间。此外，CPLD的输入结构也很宽，有限状态机能够通过其实现。具有系统在线可编程的CPLD，可以在系统内直接对其进行编程，所以和系统在线可编程的FPGA相似。

2.1.2  CPLD的特点

上世纪80年代中期,Altera和Xilinx公司分别研制出了新型的可用于设计的大规模可编程逻辑编辑器CPLD和FPGA,它们的特点都体现在逻辑单元和体系结构灵活、集成度比较高以及在各个领域的实用范围比较广。CPLD和FPGA继承了PLD和通用门阵列的优点,能够实现大规模的电路,编程也变得简单，能够随时进行,具有以下特点：