Unidad 1 Dispositivos Lógicos Programables
PLD INTRODUCCION
HISTORIA Un Circuito Integrado (CI) es una pequeña pastilla de material semiconductor, semiconductor, sobre la cual son fabricados transistores unidos entre si para formar un circuito electrónico. r o d a s e c o r p o r c i M
Al inicio de la era de los CI, estos eran diseñados para cumplir una tarea especifica, es decir, desde el momento que abandonaban la fabrica cada circuito integrado estaba «diseñado» para realizar una función determinada durante toda su vida útil. A este tipo de circuitos de aplicación única se les conoce como: Circuito Integrado de Aplicación Especifica (ASIC)
a c i g ó L a t r e u p m o C
o c i f a r G p i h C
HISTORIA Los circuitos ASIC era la única tecnología existente, y presentaba algunos desafíos difícilmente difícilmente superables por su rigidez de aplicación, entre estos podemos nombrar: •
Altos Costos: •
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Volúmenes de producción: •
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Montar una línea de producción para ASIC podía costar mas de un millón de dólares. Si se quería hacer pruebas fuera de un simulador, era necesario la construcción de prototipos costosos.
No era costeable fabricar solamente 100 chips.
Verificación y validación: •
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La técnica mas común para validar un diseño era por medio de simulaciones de computadora. Fabricar un prototipo era muy costoso. Un error de diseño y el chip era inservible.
DESCRIPCIÓN Un dispositivo PLD (Dispositivo Lógico Programable), es un circuito integrado, pero difiere de los ASIC en no tener definida una tarea especifica al salir de la fabrica. Su tarea a realizar es «programada» por el diseñador antes de poder ser utilizado en un dispositivo electrónico. En caso que el dispositivo sea capaz de borrar su programación actual para la carga de una nueva configuración, se le denominara como dispositivo reconfigurable.
Decodificador BCD
Sumador
ALU
Maquina de Estados
USOS •
Lógica electrónica de Unión.
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Sustituir varias compuertas lógicas.
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Pequeños controladores.
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En dispositivos de mayor tamaño hasta microprocesadores. microprocesadores.
NOMENCLATURA
xxxxxxx
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xx x xx x
Nombre del dispositivo GAL16v8 16 entradas, 8 salidas
Tipo de uso Comercial o Industrial
Velocidad en ns
Tipo de empaquetado P = Plastic DIP PN = Lead free Plastic DIP J = PLCC JN = Lead free PLCC S = SOIC
Consumo de poder L = Low Power
TIPOS DE PLD - PROM Un dispositivo PROM Memoria Programable de solo Lectura -, a pesar de su nombre, es utilizado como un dispositivo para implementar lógica digital. Su funcionamiento se basa en tomar una dirección de memoria como entrada y mostrar como resultado el dato asignado a esa combinación de entradas. –
s a d a r t n E
PROM
s a d i l a S
El diseño interno de una PROM consiste en un arreglo fijo de compuertas AND cuyas salidas alimentan a un arreglo programable de compuertas OR. Esta estructura nos permite seleccionar que productos de las entradas serán utilizadas para alimentar la compuerta OR y producir una salida.
TIPOS DE PLD - PAL Un PAL Arreglo Lógico Programable es un dispositivo compuesto por una serie de compuertas AND de entradas programables que alimentan compuertas OR fijas. –
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Los diseños en estos dispositivos se presentan como la suma de productos, donde el diseñador puede seleccionar las los productos que deben de sumarse para obtener el resultado.
Para implementar la ecuación : dout = /ABC + A/BC + AB/C
Esta arquitectura es muy popular y es utilizada para la construcción de otros PLDs basados en Macro celdas. Su principal aplicación es el remplazo de varias compuertas lógicas por un solo PAL. Estos dispositivos contienes Flip
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Flops en alguna de sus salidas.
TIPOS DE PLD - PLA Los dispositivos PLA Arreglo Lógico Programable contiene una sección de compuertas AND y una sección de compuertas OR programable, dando una gran flexibilidad de diseño. –
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En estos dispositivos es posible implementar cualquier función lógica de suma de productos, además de implementar circuitos con retroalimentación, ya que algunas de las salidas de los términos OR tienen conexión de vuelta a los términos AND.
TIPOS DE PLD - GAL Los dispositivos GAL Arreglo Lógico Lógico Genérico características tanto de PROM como c omo de PALS. –
Entre sus características mas importantes están: •
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Esta formado por dos secciones: una sección AND programable y una sección OR programable. Tiene acceso a todos los pines de entrada y algunos con retroalimentación a la lógica programable. Utiliza Macro Celdas en sus salidas. Puede emular el comportamiento de una PAL o una PROM. Son reconfigurables.
es un dispositivo programable que utiliza utiliza
TIPOS DE PLD - CPLD Un CPLD Dispositivo Lógico Lógico Programable Programable Complejo - trabaja bajo el principio de los demás demás dispositivos comentados en esta esta sección, pero tiene tiene la capacidad capacidad de almacenar diseños diseños realmente grandes. Su arquitectura esta basada en las PAL, con algunas de las características de las PLA. –
La manera en la que implementan lógica continua siendo por medio de conexiones de arreglos de compuertas AND y OR.
TIPOS DE PLD - FPGA Los FPGA Arreglo de Compuertas Programable en Campo es el dispositivo programable mas complejo y dinámico de esta lista. Este consta de dos módulos principales: –
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Bloque de Lógica Lógica Configurable (CLB) (CLB) .- Son la base de las FPGA, cada CLB CLB consta de una sección combinacional (LUT) capaz de llevar acabo cualquier tabla de verdad con entradas iguales en cantidad a las de la LUT, LUT, además tiene una sección s ección de memoria (Flip Flop) La sección de CLB se encuentra rodeada por un grupo de bloque que entrada/salida. Estos permiten que cada uno de los pines del CI puedan ser utilizados como un pin de entrada, salida o entrada salida. –
