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1. TEMA:

SISTEMAS DIGITALES PROGRAMABLES (PLD) 2. OBJETIVOS a. Objetivo General

b. Objetivos Específicos

3. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA Definiciones

Según John F. Wakerly Un PLD (Programmable Logic Device, Dispositivo lógico programable) es un componente electrónico empleado para la fabricación de circuitos digitales. A diferencia de las puertas lógicas un PLD tiene una función indefinida. Antes de que un PLD pueda ser usado en un circuito este puede ser programado. Un PLD está formado por una matriz de compuertas AND y puertas OR, que se pueden programar para conseguir funciones lógicas específicas. [1] Según Martinez José Un dispositivo lógico programable, o PLD (Programmable Logic Device), es un dispositivo cuyas características pueden ser modificadas y almacenadas mediante programación. El principio de síntesis de cualquier dispositivo lógico programable se fundamenta en el hecho de que cualquier función booleana puede ser expresada como una suma de productos. [2] Según Medina Los dispositivos lógicos programables, o PLDs por sus siglas en inglés, son circuitos digitales integrados (chips) cuya configuración interna puede ser programada por el usuario, por un medio de un sistema de desarrollo que consta de un software de diseño y un programador similar al utilizado para programar memorias semiconductoras [3] Definicion Grupal Los dispositivos lógicos programables son aquellos que favorecen la integración de aplicaciones y desarrollos lógicos mediante el empaquetamiento de soluciones en un sólo circuito integrado. Características

PLDs proporciona: -

Facilidad de diseño Prestaciones Fiabilidad Economía Seguridad.

CARACTERISTICAS Facilidad de diseño

-

-

Prestaciones.

-

-

-

Las herramientas de soporte al diseño con PLDs facilitan enormemente este proceso. Estas nuevas herramientas permiten expresar la lógica de los circuitos utilizando formas variadas de entrada tales como; ecuaciones, tablas de verdad, procedimientos para máquinas de estados, esquemas, etc. La simulación digital posibilita la depuración de los diseños antes de la programación de los dispositivos. Todo el equipo de diseño se reduce a un software de bajo coste que corre en un PC, y a un programador. Programación transparente al usuario Los PLDs TTL que hay en el mercado tienen tiempos de conmutación tan rápidos como los circuitos integrados de función fija más veloces. Los PLDs ECL son todavía más rápidos. El incremento de velocidad obtenido con los dispositivos CMOS, que ya han igualado o superado en prestaciones a los dispositivos TTL, está provocando el abandono de la tecnología bipolar por parte de los fabricantes. El consumo de potencia, los PLDs generalmente consumen menos que el conjunto de chips a los que reemplazan.

Fiabilidad

-

Reducción del número de integrados de la placa Posibilidad de borrado y reprogramación Simplificación del test

Economía

-

En este apartado, hay aspectos que resultan difíciles de cuantificar. Por ejemplo, los costes de pérdida de mercado por una introducción tardía de un producto. Otros son más claros, por ejemplo, la reducción del área de las placas de circuito impreso obtenida gracias a que cada PLD sustituye a varios circuitos integrados de función fija. Muchas veces se consigue reducir el número de placas de circuito impreso economizándose en conectores. La reducción de artículos en almacén también aporta ventajas económicas.

-

Seguridad

-

Los PLDs tienen fusibles de seguridad que impiden la lectura de los dispositivos programados, protegiendo los diseños frente a copias.

Velocidad

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Tiempos de propagación menores Menores capacidades parasitas

Coste

-

Una PLD reemplaza varios componentes discretos lo cual implica una reducción del coste Reducción de coste de ensamblado y stock

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Arquitectura Básica de un PLD

Las entradas del PLD entran al arreglo lógico los cuales son hechos de columnas y filas cada par de columnas representa la entrada negada o complementada y la misma entrada sin negar, cada fila constituye un término AND las conexiones lógicas se establecen entre diferentes columnas y filas en la matriz para determinar cuál combinación de entradas llevan al termino AND a un nivel alto. Más de un término AND alimenta una compuerta OR. La salida es la suma de productos.

Figure 1 Arreglo ADR-OR usando en la mayoría de los PLD

La clasificación se hace en tres grupos

Tipos de PLDs

ROM: Mask Read-Only Memory (Memoria de Máscara Programable de Solo Lectura). En un circuito combinacional que genera 2 a la n miniterminos de n variables en su plano AND. A pesar de tener solo 2 niveles cuando tiene muchas entradas y salidas tienden a ser lentas las comparaciones con los circuitos lógicos.

PROM: Program mable Read-Only Memory (Memoria Programable de Solo Lectura), Dispositivo el cual es programado por el usuario y no borrable o reprogramable.

EPROM: Erasable Programmable ReadOnly Memory (Memoria Programable y Borrable de Solo Lectura); este tipo de Memorias se borran Mediante Luz ultravioleta; con la ventaja de que puede ser programada por el usuario.

PAL: Logica en un arreglo programable, la arquitectura de este PLD esta compuesto por AND programable y el OR fijo.

PLA: Arreglo logico programable, este tipo d edispositivo resuelve el problema de las PRO, debido a que tiene tanto la matriz AND como la matriz OR programables

Clases de sistemas

PROM (Programmable Read Only Memory). Memoria programable de sólo lectura. PLA (Programmable Logic Array). Matriz lógica programable. PAL (Programmable Array Logic). Matriz lógica programable. GAL (Generic Array Logic). Matriz lógica genérica.

-

PAL Arreglo lógico programable

Las PAL son dispositivos de matriz programable. Si un dispositivo contiene macro células, comúnmente tendrá una arquitectura PAL. Las macro células típicas pueden programarse como entradas, salidas, o entrada/salida (e/s) usando una habilitación tri-estado. Tienen registros de salida que pueden usarse o no conjuntamente con el pin de e/s asociado. [4]

Figure 2 Diagrama de bloque de una PAL

CARACTERISTICAS



Esta estructura permite implementar cualquier suma de productos lógicos con un número de variables definidas y limitadas, entre otras, por el número de entradas y salidas que tenga el dispositivo.



Los circuitos PAL son no reprogramables



Terminales bi-direccionales de E/S



Dispositivo programable por usuario más empleado



Supera desventajas de la PLA



Largos retardos



Tecnología bipolar TTL o ECL



Buffer de entrada

-

GAL Arreglo lógico Generico

Es muy compleja como consecuencia de la diversidad de PALs a las que puede reemplazar. Cada terminal de entrada-salida dispone de macrocélulas. Los fusibles de las macrocélulas permiten configurar al GAL en tres modos diferentes: registro, complejo y simple. Los GALs son reprogramables ya que usan la tecnología E 2CMOS (CMOS borrable eléctricamente) y contiene configuraciones de salida programables. [5]

Figure 3 Diagrama de Bloques de un GAL

CARACTERISTICAS 

Es reprogramable



Consideraciones de las celdas E2CMOS



Tiene configuraciones de salida programables.



Permite implementar cualquier expresión en suma de productos con un número de variables definidas.



Admiten las variaciones de las PAL, pero a su vez disponen de una puerta XOR a la salida, con lo que podemos escoger entre la salida o la salida negada, esto permitirá una gran versatilidad.



Es posible hacer diseños para GALs en lenguajes como VHDL y Verilog.

 PAL

Modelo Logico

Indentificacion

Modelo Fisico

Modelo Fisico

 GAL

Modelo Logico

Indentificacion

Modelo Fisico

Modelo Fisico

4. ORGANIZADOR GRAFICO

5. CONCLUSIONES

6. BIBLIOGRAFÍA [1] J. F. Wakerly, Diseño digital: principios y prácticas, New Jersey: Pearson, 2001. [2] Martínez J. Ejercicios de fundamentos de computadores y periféricos, Ed.ediuno, pág. 324 [3] Medina, J. V. (1994). Energía y computación. Colombia: EDN. [4]J. G. Gómez, Circuitos Salamanca, 2002.

y Sistemas Digitales, Madrid: Universidad Pontifica de

[5] ULPGC. II Dispositivitos Lógicos Programables [Online]. Disponible en:

http://serdis.dis.ulpgc.es/~itisdl/Teoria%20VHDL/mas%20cosas/II_DISPOSITIVOS_LOGICOS_PROGRAM