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Dispositivos Lógico Programables

Ventajas

- Los PLD’s representan menor costo para los fabricantes. - Pueden reemplazar funciones de otros dispositivos lógicos. - Reducción de espacio en las tarjetas de circuito impreso. - Simplificación del alambrado entre unos chips y otros. - Disminución en los requerimientos de potencia ( por consiguiente menor consumo de energía ) - Realización de aplicaciones especiales no encontradas en circuitos integrados de funciones fijas. - Puede reflejarse menor costo para el usuario .

Clasificación entre estructuras de los

PLD’s


ROM

Mask Read-Only Memory ( Memoria de Máscara Programable de Solo Lectura ), Dispositivo programado solamente por el fabricante

PROM EPROM EEPROM

Programmable Read-Only Memory (

Memoria Programable de Solo Lectura ),

Dispositivo programado por el

usuario y no borrable o reprogramable.

Erasable Programmable Read-Only Memory (

Memoria Programable y Borrable de

Solo Lectura ); este tipo de Memorias se borran

Media

Electrically Erasable Programmable Read-Only

Memory ( Memoria Programable y

Borrable Eléctricamente de Solo Lectura ); al igual que la anterior está puede ser

programada por el usuario.


PAL

Programmable Array Logic ( Lógica en un Arreglo Programable ), la arquitectura de éste PLD esta compuesta por un Plano AND programable y el Plano OR fijo. Este dispositivo es el intermedio entre una PROM y un PLA; debido a que, por cada entrada que se agregue no será necesario duplicar la cantidad de fusibles y el tener un plano fijo conduce a un menor retardo en la circuitería interna. También incluye la capacidad de programar la polaridad de salida. Este PLD puede incluir una serie de componentes a la salida del plano OR, como pueden ser: Inversores y Flip-Flops, que permitirán hacer del dispositivo, un PLD versátil.

GAL

GAL son las iniciales de Generic Array Logic y que en nuestro Idioma significa Arreglo Lógico Genérico. Y se trata de la 4a generación de PAL’s, capaces de funcionar en modo combinacional y/o secuencial; además, de superar a sus antecesores en cuanto a tecnología programable se refiere, ya que estos son capaces de reprogramarse hasta un mínimo de 100 veces; aunque, esto depende también del fabricante.


PLA

Programmable Logic Array ( Arreglo Lógico Programable ), este tipo de dispositivos resuelve el problema de las PROM; debido a que, tiene tanto el plano AND como el OR programables. De forma que solo se seleccionan los productos de términos necesarios

para las diferentes aplicaciones; esto hace mucho más eficiente la matriz programable y al dispositivo más versátil. A este tipo de dispositivos, también se les conoce como Field

Programmable Logic Array ( Arreglos Lógicos Programables de Campo ). Los FPLA o PLA aceptan más variables de entrada con mucho menor producto de términos que 2 n.

Estos PLD’s incluyen además la capacidad de programar la polaridad de salida, lo que permite trabajar con max-términos si se requieren; esto se logra a través de una

ORExclusiva.


Diferencias entre las arquitecturas de los PLD’s


En los dispositivos actuales se utilizan fundamentalmente dos tipos de estructuras

programables:

Matrices Lógicas Programables

Memorias RAM (Look-up Tables)

Son dispositivos no volátiles y consisten en una matriz de puertas AND seguida de otra matriz de puertas OR interconectadas a través de fusibles. Aprovechando que cualquier función se puede escribir como suma de productos, quemando los fusibles adecuados, estas permiten la programación de un número limitado de mintérminos (minterms).

Son volátiles y en lugar de utilizar una matriz de puertas, se basan en SRAM (RAM

estática), ya que permite una mayor densidad de integración y la capacidad de funcionar a frecuencias mayores. Como las

SRAM son volátiles, cada vez que se aplica la tensión de alimentación, se reprograma con la información que lee desde una memoria EEPROM de configuración externa al PLD. Básicamente, lo que hacen internamente es almacenar en la SRAM la tabla de verdad de

una función combinacional.


Matrices Lógicas Programables

PAL PLA EPLD

GAL CPLD


EPLD CPLD

(Erasable PLD): Mientras que los anteriores PLDs son

bipolares (programabas por fusible y una única vez), estos se graban eléctricamente y se

borran por medio de luz ultravioleta como las memorias

EPROM. Ademas de ser borrables, su nivel de

integración es superior, permitiendo que un solo EPLD pueda sustituir entre 20 y 25 de

los anteriores.

(Complex PLD): Alberga en su interior grupos de PLDs

sencillos (desde 32 hasta 256) y añade otra serie de elementos que permite la interconexión en su interior de estos grupos.


Memorias RAM (Look-up Tables)

Existen varias clases de PLDs que emplean esta estructura:

FPGA HCPLD

Para programar estos dispositivos se debe disponer de programas tales como PALASM u OrCAD/PLD que permiten expresar la lógica de los circuitos utilizando diversas formas de entrada: ecuaciones en forma de suma de productos, tablas de

verdad, esquemas, etc.

Otros programas mas avanzados son capaces de simplificar la lógica y de ser independientes de los dispositivos utilizando HDLs (Hardware Description

Languages), como Verilog que tiene una sintaxis similar al C y VHDL (Very high speed integrated circuit HDL)


FPGA

Un FPGA (Field-Programmable Gate Array) es un circuito integrado que, dicho en términos llanos, puede configurarse para llevar a cabo cualquier función lógica y hacer lo que a su dueño le plazca. Claro que para conseguir eso el diseñador debeprogramar configurar el circuito, normalmente siguiendo la especificación de un lenguaje de descripción de hardware. Esto es algo así como hacer código en vez de electrónica digital. ¿Te imaginas las posibilidades creativas de una plataforma así? Considera que con un FPGA eres capaz, en teoría, de reinventar todo tipo de dispositivos de cómputo. Incluso hacerlos trabajar en un mismo espacio y de forma paralela.


ASIC

Un Aplication Specific Integrate Circuit o circuito integrado de aplicación específica, mejor conocido como ASIC por sus siglas en ingles, es un circuito integrado configurable que ha sido diseñado para un propósito u aplicación específica para un producto electrónico específico. Con los últimos avances en las tecnologías de miniaturización y las herramientas de diseño, la complejidad máxima, y por ende la funcionalidad, en un ASIC ha crecido desde 5.000 puertas lógicas a más de 100 millones.


ASIC

Los ASIC modernos a menudo incluyen otros elementos prediseñados tales como:

- Procesadores de 32-bit. - Bloques de memoria RAM, ROM, EEPROM y memoria flash. -DSP. -Amplificadores analógicos. -Otros tipos de módulos caracterizados por el consumidor tales como interfases o codificadores.


ASIC

Este tipo de ASIC frecuentemente es llamado Sistema en un Chip, o SoC por sus siglas en inglés. Los diseñadores de ASIC digitales usan lenguajes descriptores de hardware (HDL), tales como Verilog o VHDL, para describir la funcionalidad de estos dispositivos [1]. Los niveles de configuración de un ASIC pueden estar en el campo de lo físico (construcción del hardware) o a nivel lógico (configuración por software). Ello depende del subconjunto o tipo de ASIC que se emplee en la figura 1 podemos observar algunas vistas de un ASIC

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