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Dispositivos Lógicos Programables Dispositivos Lógicos Programables 2011 Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas Universidad Nacional del Litoral
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Sep 29, 2018

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Dispositivos Lógicos Programables

Dispositivos Lógicos Programables 2011Facultad de Ingeniería y Ciencias Hídricas

Universidad Nacional del Litoral

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Hoy, 17 de agosto veremos…• ¿Cuál es la gama de dispositivos lógicos

programables que ofrece el mercado?– PAL, PLA, GAL, CPLD y FPGA

• ¿Qué herramientas están disponibles para programarlos?– Genéricas– Propias de los fabricantes de DLP: MaxPlus, ISE

• Breve introdución a los lenguajes de descripción de hardware– VHDL

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PLDs vs. ASICs (2003)

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Clasificación de los DispositivosLógicos Programables

Simples: PLA, PAL, GAL

Complejos: CPLD

FPGA

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PLA

Es un dispositivo AND-OR combinacional de dos niveles, el cual se puede programar para que realice cualquier expresión lógica de suma de productos, sujeta a limitaciones de tamaño del dispositivo.

Las limitaciones son:número de entradas (n)número de salidas (m)número de términos de producto (p)

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Circuito Interno de una PLA 4 x 8 x 4

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Ejercicio:

Implementar un sumador con una PLA

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Tabla de verdad del sumador

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Implementación del sumador

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PLA, PAL y GAL

PLA: Dispositivo AND-OR de dos niveles, en donde las matrices AND y OR son ambas programables.

PAL: Solo la matriz AND es programable

GAL: Es reprogramable

¡ Incluyen una macrocelda OLMC de salidapara implementar sistemas secuenciales !

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Arquitectura de una PLA

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Arquitectura de una PAL

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Arquitectura de una GAL:

GAL 16V8

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Macrocelda de una PALCE16V8

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Configuración de la macrocelda

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Configuración de la macrocelda

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Arquitectura de un CPLD

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Arquitectura CPLD típica

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Bloque lógico CPLD

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CPLD: LAB con dos macroceldas

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CPLDs de Altera

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CPLDs de Xilinx

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FPGA

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FPGA: Celda I/O

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FPGAs de Xilinx

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¿Cómo programar un DLP?

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ISE 8.2

Herramienta de Xilinx para implementar aplicaciones sobre dispositivos lógicos

programables

Está instalada en el Laboratorio III

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VHDL• Es un lenguaje de descripción de hardware, no un

lenguaje de programación• Permite especificar con precisión el comportamiento de

un sistema digital.• Los diseños pueden descomponerse jerárquicamente.• Es posible diseñar y sintetizar desde un circuito

combinacional hasta un microprocesador completo en un chip.

• Cada elemento tiene:– Una interfaz bien definida (para conectarlo a otros elementos)– Una especificación de comportamiento

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VHDL

• Cada componente tiene su entidad y su arquitectura.

• La definición de la arquitectura de un componente puede realizarse de diferentes maneras:– Estructural (structural modeling)– Funcional o de comportamiento (behavioral

modeling)– A nivel de transferencia de registros (RTL) o de flujo

de datos (dataflow modeling)

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VHDL

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VHDL

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Ejemplo VHDL: puerta AND

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Ejemplo VHDL: puerta ANDcon retardo

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VHDL concurrente y secuencial

• Una arquitectura definida con un estilo funcional o de comportamiento (behavioral modeling) es secuencial.

• La definición estructural (structural modeling) es concurrente.

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Descripción de Comportamiento

• Utiliza el proceso: es una sentencia concurrente, pero lo que está dentro es secuencial

• Algunas sentencias secuenciales:– Condicionales: wait, if-then-else, case– Bucles: loop, for, while, exit, next– Importante!! Las variables se pueden definir

solamente dentro de un proceso.

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Descripción Estructural• Es concurrente y refleja adecuadamente el

hardware.• Está organizada:

– Zona de definiciones: señales internas y componentes a utilizar; y definición de la arquitectura de los componentes.

– Instanciar los componentes: (conectarlos entre sí)– Definiciones concurrentes, por ejemplo:

• Bloques• When (es equivalente a if-then-else)• With… select (es equivalente a case)

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Ejemplo: Máquina de estado

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Ejemplo: Máquina de estado

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Ejemplo: Descripción en VHDL de la máquina de estado

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Ejemplo de Descripción Estructural

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Ejemplo de Descripción Estructural