在進行復雜系統的架構開發時，架構師和設計師很少對設計的系統控制方面予以重視。最好的情況是，系統控制在整個系統的設計考慮中排第二位。而最壞的情況是直接被遺忘，直到設計后期，板上只有很小的空間能實現系統控制功能，也不可能再有時間來重新進行架構設計。
過去，設計師常常會使用一些方法來解決這些問題：請軟件設計師想辦法在軟件中實現某些控制功能;在電路板上四處增加小的PLD，因為受到電路板空間限制而不得不忍受布局布線的不便和擁擠;或者，以時間進度為由，犧牲某些功能。這些方法聽起來都不怎么樣。我們需要一種方法，最大限度地減少電路板的面積和布線，同時減少微處理器的使用并且實現所需的功能。
CPLD和小型FPGA往往是這種情況下的首選解決方案。使用CPLD和FPGA，設計人員可以不再需要集中監測和控制，而更多的采用本地化控制和分配。創建一條通信路徑，盡可能地減少中央處理器和分布的PLD之間的連接，將會是一個最接近理想的解決方案。幸運的是，串行外設接口(SPI)標準和內部集成電路(I2C)標準就是理想的低開銷的通信路徑，他們最初分別由Motorola公司和Phillips公司開發。這兩個標準并非設計用于提供大多數數據路徑所需的高吞吐量，但它們在監控和控制應用中表現良好，相比之下這些應用中的延遲問題不是那么重要。
將FPGA和CPLD的靈活性和這些低開銷總線相結合，為系統設計師提供了大量的系統控制功能，同時最大限度地減少所需的電路板面積。
低速串行總線
從物理學和電氣學的角度來看，SPI和I2C都是低開銷的總線標準，一般從電路板實現的角度來看就很容易理解。I2C只需要兩個信號來實現：SDA(數據線)和SCK(時鐘線)。這些線路都是漏極開路，并要求端接上拉電阻。這些連線可以跨越多個主器件和從器件，如圖1所示。該電路還需要的唯一一個額外要求就是使用適當的端接上拉電阻來處理線路電容。兩線總線上的多個主器件的問題需要使用總線仲裁來處理消息沖突。但是使用一個簡單的專用總線結構和一個主器件，這些問題就可以全部解決。
圖1 典型的I2C連接
SPI是一個4線串行總線，由于總線上僅允許有一個主器件因而無需總線仲裁。此外，還有兩個數據引腳，都不是真正的雙向引腳。MOSI(主器件輸出，從器件輸入)線負責將數據發送給外設;MISO(主器件輸入，從器件輸出)負責將數據發送給主器件。時鐘(SCLK)和從器件選擇(SS)信號提供總線控制，它們都是由主器件驅動。雖然這種安排避免了總線仲裁的需要，但是需要使用更多的信號。
圖2 典型的三個從器件的SPI總線
今天使用哪種串行總線方面的限制相對較少。截至2006年，NXP(原Phillips)不再需要許可證即可使用I2C協議。應當指出的是，獲取I2C從器件地址仍需收取費用。然而，對于外設無需與外界通信的應用，這是沒有必要的。而SPI是一個沒有正式規范文檔而被廣泛使用的標準。然而，該標準已經在許多不同的嵌入式處理器中實現，由此看出雖然它沒有正式規范文檔，但是并未阻礙其廣泛使用。
低開銷的I2C和SPI兩種標準被廣泛采用并且集成到微控制器和外設中。
