AO DE LA DIVERSIFICACIN PRODUCTIVA Y DELFORTALECIMIENTO DE LA EDUCACINUNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULTAD DE CIENCIASESCUELA PROFESIONAL ELECTRNICA YTELECOMUNICACIONESCURSO : CIRCUITOS DIGITALES I.TEMA: FPGAS Y LENGUAJE HDL.DOCENTE: ING. JUAN MANUEL JACINTO SANDOVAL.ALUMNO : CORREA ESTRADA, JULIAN HUMBERTO.3 DE JULIO DEL !"#INTRODUCCINFPGAS Y LENGUAJE HDLCuandomencionamosalosdispositivoslgicosprogramablesnosreferimospor lo general a los CPLD, a los FPGA y tambin a los PLD clsicosLos dispositivos lgicos programables !o PLD, por sus siglas en ingls"favorecenlaintegracindeaplicaciones y desarrollos lgicos medianteelempa#uetamientodesolucionesenuncircuitointegrado $l resultadoeslareduccindeespaciof%sicodentrodelaaplicacin& es decir, setratadedispositivos fabricados y revisados #ue se pueden personali'ar desde ele(terior mediante diversas tcnicas de programacin $l dise)osebasa enbibliotecasymecanismosespec%ficosdemapeadodefunciones, mientras#uesuimplementacintanslore#uiereunafasedeprogramacin del dispositivo #ue el dise)ador suele reali'ar en unos segundos*n PLD es cual#uier dispositivo lgico cuya funcin est especificada por elusuario, despus de fabricado eldispositivo +e usan para reempla'ar lgica++, y -+,, a.orrando as% en costo y tiempo en el dise)o$nlaactualidadseusandesdelosPLDmssencillos!comoel GAL, PAL,PLA" comoreempla'osdecircuitosL+, y-+,, .astalospotentesCPLDyFPGA, #ue tienen aplicaciones en reas como telecomunicaciones,computacin, redes, medicina, procesamiento digital de se)ales,multiprocesamiento de datos, microondas, sistemas digitales, telefon%a celular,filtros digitales programables, entre otrosCIRCUITOS DIGITALES I Pgina 2FPGAS Y LENGUAJE HDLFPGA/istricamente las FPGAsurgen como una evolucin de los conceptosdesarrollados en las PAL y los CPLD*na FPGA cuyas siglas en ingles significan Field Programmable Gate Array esuncircuitointegrado #ue,dic.oentrminosllanos,puede configurarseparallevar a cabo cual#uier funcin lgica y .acer lo #ue a su due)o le pla'ca$s un dispositivo semiconductor #ue contiene blo#ues de lgica cuyaintercone(in y funcionalidad puede ser configurada mediante un lengua0e dedescripcin especiali'ado, en otras palabras, se trata de un dispositivocompuestoporunaseriedeblo#ueslgicosprogramables,esdecir,#uesepuede programar y reprogramar cuantas veces sea necesario LasFPGA1s, comomencionamosanteriormente, tienenlasventa0asdeserreprogramables !lo #ue a)ade una enorme fle(ibilidad al flu0o de dise)o", por lo#ue sus costes de desarrollo y ad#uisicin son muc.o menores para pe#ue)ascantidadesdedispositivosyel tiempodedesarrolloestambinmenor,nospremitedesarrollar cual#uier circuitolgicoenpocotiempoyconunsolodispositivoCIRCUITOS DIGITALES I Pgina 3FPGAS Y LENGUAJE HDLLos dispositivos FPGA dentro de su categor%a son los 2ltimos y me0ores en serdesarrollados ya #ue ofrecen mayor capacidad, mayor n2mero de compuertaslgicas, mayor n2merosdepuertosentrada3salida, ademsdecentenasdepuertos disponibles para traba0ar cmodamente, entre otras caracter%sticas #uelo convierten en los dispositivos ms usadosLa lgica programable puede reproducir desde funciones tan sencillas como lasllevadas a cabo por una puerta lgica o un sistema combinacional .astacomple0os sistemas en un c.ipLas FPGAs son utili'adas para dise)os #ue mane0an mayor transferencia dedatos y registros& pudindose implementar dentro de ellas memorias deltipo4A-, 45-, F,F5, etc, a travs de sus pe#ue)os blo#ues de memoria$n algunas ocasiones se pueden confundir los dispositivos de FPGA y CPLD,ya #ue ambosutili'anblo#ueslgicosensufabricacinLadiferenciaentreellos radica enel n2merode flip6flopsutili'ados, mientras laar#uitectura delFPGA es rica en registrosCIRCUITOS DIGITALES I Pgina 4FPGAS Y LENGUAJE HDL$CMO SE PROGRAMA UNA FPGA PARA %UE REALICE LASFUNCIONES %UE NOSOTROS DESEAMOS&$n realidad es muy parecido a programar un procesador de propsito generalLa tarea del programador es definir la funcin lgica #ue reali'ar cada uno delosblo#ueslgicosdelaFPGAeinterconectarlos Paraellodebeutili'aralguno de los entornos de desarrollo especiali'ados en el dise)o de sistemassobre FPGA +i se trata de un dise)o sencillo puede .acerse con unes#uemtico,sino, .abr#ue utili'ar un lengua0e de programacin especial/DL !/ard7are Description Language" como 8/DL o 8erilog$%U' APLICACIONES TIENEN HOY EN D(A&Los FPGAson los dispositivos favoritos por su versatilidad, se usan enaplicaciones muy triviales como en encendido y apagado de leds, as% como delcontrol industrial, .e a#u% algunas de sus aplicaciones9- $n las telecomunicaciones, para la tecnolog%a mvil- ,nstrumentacin espacial- ,ndustria !control"- Laboratorios de electrnica- -icroondas- 4obotica, etcCIRCUITOS DIGITALES I Pgina 5FPGAS Y LENGUAJE HDL$CU)LES SON SUS PRINCIPALES CARACTER(STICAS&Adiferencia de sus antecesores, los FPGAse caracteri'an por ser muyverstiles, adems de9- +u alta velocidad de procesamiento!velocidad de procesamiento dedatos de .asta :G.'"- -ayor densidad de compuertas lgicas!son muy numerosas por lo #uese puede reali'ar muc.os circuitos digitales, casi todos"- Gran cantidad de puertos entrada3salida- ;a0o consumo de energ%a$%UI'NES SON LOS PRINCIPALES FABRICANTES&Desde principios de , .ay dos grandes productores de FPGA de propsitogeneral, adems de un con0unto de otros competidores #uienes se diferencianpor ofrecer dispositivos con caracter%sticas 2nicas- ?ilin( es uno de los dos grandes l%deres en la fabricacin de FPGA- Altera es el otro gran l%der- Lattice +emiconductor lan' al mercado dispositivos FPGA contecnolog%a de @=nm Adems, Lattice es un proveedor l%der entecnolog%a no voltil, FPGA basadas en tecnolog%a Flas., con productosde @=nm y :A=nmCIRCUITOS DIGITALES I Pgina 6FPGAS Y LENGUAJE HDL- Actel tiene FPGAs basados en tecnolog%a Flas. reprogrammableBambin ofrece FPGAs #ue incluyen me'cladores de se)ales basadosen Flas.- CuicDLogic tiene productos basados en antifusibles !programables unasola ve'"- Atmel es uno de los fabricantes cuyos productos son reconfigurables !el?ilin( ?CE