Disporitivos logicos programables

Dispositivos lógicos programables
Un dispositivo lógico programable, o PLD (Programmable Logic Device), es un dispositivo cuyas características pueden ser modificadas y almacenadas mediante programación. Son circuitos integrados en los que se pueden programar ecuaciones lógicas Booleanas, tanto combinatorias como secuenciales. Existen actualmente una gran variedad de estos chips, y algunos deellos pueden contener hasta 10,000 compuertas lógicas.
La importancia de esta tecnología radica en el hecho de que la mayoría de los equipos electrónicos modernos incluyen en su diseño PLD’s, por lo que todo profesional relacionado con el mantenimiento o fabricación de equipo electrónico deberá dominar dicha metodología.
La mayoría de los PLD’s están formados por una matriz de conexiones, unamatriz de compuertas AND, y una matriz de compuertas OR y algunos, además, con registros. Las matrices pueden ser fijas o programables. Con estos recursos se implementan las funciones lógicas deseadas mediante un software especial y un programador de dispositivos.
Breve historia de los PLD’s
El uso de la Lógica Programable en el diseño digital se inicia con la matriz de diodos, con fusibles dealuminio en sus puntos de cruce, en los años 60’s. Esta matriz más un decodificador en sus entradas abrió paso a la memoria PROM (memoria de sólo lectura programable) en 1970, que es una memoria direccionable de sólo lectura en circuito integrado. Este paso impulsó enormemente el almacenamiento de información para diversos fines, sin embargo, muchas aplicaciones lógicas requieren mayor flexibilidadque las PROMS no ofrecen.
El problema anterior fue resuelto con la invención del PAL (arreglo lógico programable), en 1976 por la compañía Monolitics Memories. Estos dispositivos emergieron como una solución simple y económica a los problemas de la lógica TTL y CMOS discreta. Además, esta compañía diseño el programa PALASM, que servía para convertir las ecuaciones Booleanas, que describen elcomportamiento del circuito, al Mapa de Fusibles para el “quemado” de los fusibles del PAL. Después, los PAL’s experimentaron mejoras en su densidad de integración y varias compañías adquirieron derechos de producción.
En 1986, la empresa Lattice Semiconductor, presentó el primer PAL eléctricamente borrable denominado GAL (arreglo lógico genérico), los que son ideales para su utilización en el diseñode prototipos de equipo electrónico muy diverso, además de que pueden protegerse contra la piratería.
Metodología de diseño
El proceso de diseño lógico con PLD’s se resume en tres grandes etapas:
1. Diseño lógico.
2. Implementación del diseño.
3. Verificación del diseño.
Dentro de la primera etapa, los pasos involucrados son los mismos que en cualquier diseño digital, combinatorio osecuencial, y se pueden subdividir en los pasos siguientes:
Definir el problema.
Generar un diagrama a bloques.
Obtener tabla de verdad.
Derivar ecuaciones lógicas que describen la operación del diseño.
La implementación del diseño consiste en seleccionar y usar las herramientas, tanto de hardware y software, necesarias para la traducción de los resultados a un mapa de fusibles para la programacióndel chip. Esta fase consiste en:
Selección del PLD.
Hacer archivo de ecuaciones
Correr software, como por ejemplo el OPAL (National), para generar archivo mapa de fusibles.
Configurar programador universal.
Programar chip
La etapa final consiste en la verificación del diseño en la cual la correcta programación del PLD es comprobada, por medio de técnicas de simulación. Los pasos de laverificación son:
Generación de vectores de prueba.
Simulación del funcionamiento del PLD en la computadora,
Prueba funcional del dispositivo.
Documentación del diseño.
La fabricación de dispositivos de lógica programable se basa en los siguientes conceptos.
Funcionalidad completa
La cual se fundamenta en el hecho de que cualquier función lógica se puede realizar mediante una suma de productos....