Dispositivos logicos programables

DISEÑO LOGICO CON DISPOSITIVOS LOGICOS
PROGRAMABLES (PLD’S)
ING. LUIS F. LAPHAM CARDENAS
PROFESOR INVESTIGADOR
DIVISION DE ELECTRONICA
C.E.T.I.
RESUMEN
En este artículo intentamos mostrar
el cambio dramático que ha experimentado el
diseño digital electrónico, pasando de la
clásica implementación de circuitos por
medio de la lógica discreta (TTL y CMOS), al
diseño basado en laprogramación de PLD’s.
Los PLD’s 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 de ellos
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 incluyenen
su diseño PLD’s, por lo que todo profesional
relacionado con el mantenimiento o
fabricación de equipo electrónico deberá
dominar dicha metodología.
PALABRAS CLAVE
DISPOSITIVO LÓGICO PROGRAMABLE.
PROGRAMACIÓN LÓGICA.
LÓGICA DISCRETA.
LÓGICA PROGRAMABLE.
PROM’S.
PAL’S.
GAL’S.
METODOLOGÍA DE DISEÑO.
INTRODUCCIóN
El uso de la Lógica Programable en
el diseño digital se inicia con lamatriz de
diodos, con fusibles de aluminio 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,
muchasaplicaciones lógicas requieren mayor
flexibilidad que 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
paraconvertir las ecuaciones Booleanas, que
describen el comportamiento 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 lógicogenérico), los que son
ideales para su utilización en el diseño de
prototipos de equipo electrónico muy diverso,
además de que pueden protegerse contra la
piratería.
En la tabla siguiente se muestra la
evolución de los PLD’s en función a la
velocidad y cantidad de compuertas.
FECHA VELOCIDAD No. COMP.
1985 600 25 MHZ
1988 5,000 50 MHZ
1992 10,000 70 MHZ
¿ QUE SON LOS PLD’S ?
Engeneral un PLD es un circuito que
puede ser configurado por el usuario para
Figura 1. Estructura de un PLD.
ejecutar una o varias funciones lógicas. Un
PLD estándar esta formado como lo muestra
la gráfica siguiente.
Los tipos estándar de PLD’s son :
• PROM’s : son utilizados como elementos de
memoria y tienen un arreglo fijo de
compuertas AND (conocido como
decodificador) seguido por unarreglo
programable OR.
• PAL’s : Estos dispositivos tienen un arreglo
AND programable seguido de un arreglo fijo
OR.
• GAL’s : Estos chips están fabricados en base
a tecnología CMOS, por lo que consumen
mucho menos potencia y su principal ventaja
es que son eléctricamente reprogramables.
Además, sus salidas pueden también ser
configuradas por el usuario.
• PLA’s : Estos circuitos tienenambos
arreglos, AND y OR, programables, lo cual
permite gran flexibilidad en el diseño de
funciones lógicas complejas y con gran
cantidad de entradas/salidas.
METODOLOGÍA DE DISEÑO
El proceso de diseño lógico con
PLD’s se resume en tres grandes etapas :
1. DISEÑO LÓGICO
2. IMPLEMENTACION DEL DISEÑO
3. VERIFICACIÓN DEL DISEÑO.
Dentro de la primera etapa, los pasos
involucrados son los...