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Introducción dispositivos lógicos programables.
Bloques básicos de FPGA.
Lenguajes de descripción de hardware.
Introducción aVHDL.
Entidad, estructura,.
Sentencias básicas.
Herramientas de software y flujo de diseño.
PLD y Lenguaje de Descripción de Hardware
Recomendaciones uso de Circuitos
Digitales
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ICTP FPGA-VHDL 3
Entradas No Usadas
En CI digitales las entradas no usadas nunca deben
dejarse sin conexión
ICTP FPGA-VHDL 4
Descarga Electrostática (ESD)
Electrostatic Discharge (ESD) es un fenómeno
eléctrico que hace que circule una corriente
eléctrica repentina y momentánea entre dos
objetos de distinto potencial eléctrico.
Esta corriente eléctrica es indeseada y pueden
causar daño irreparable al CI y/o al equipo
electrónico
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Dispositivos Lógicos Programables
Diseño Digital
◦ Dispositivos de Lógica Fija
◦ Dispositivos de Lógica Reconfigurable
Evolución de los PLD
SPLD-CPLD
Field Programmable Gate Arrays
Características de las FPGA
Bloques principales de FPGA
Dispositivos Lógicos
Los circuitos que implementan fusiones
lógicas se pueden clasificar en dos grupos:
◦ Dispositivos de Lógica fija ( obsoleto)
Realizan una, o varias funciones determinas por el
fabricante.
No se pueden cambiar
◦ Dispositivos de lógica programable
Pueden realizar cualquier función lógica
En casi todos los casos, el usuario puede cambiar la
función que realiza el dispositivo.
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Diseño con Lógica Fija
X=A’B +(B + C)’
Para implementar una función lógica el diseñador debe seleccionar CI
disponibles en el mercado y conectarlos entre si.
Cuando el dispositivo sale de fábrica el dispositivo no
tiene ninguna función lógica implementada.
El usuario es el encargado de definir la funcionalidad del
CI.
En general los pines del chip pueden ser entradas o
salidas, según la conveniencia del diseñador.
Puede usar todas o algunas de las entradas/ salidas
disponibles.
Diseño con Lógica Reconfigurable
?Entradas
Ent/Sal
Salidas
Ent/Sal
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Dispositivos Lógicos Programables
Ventajas de la lógica reconfigurable
◦ Los PLD son mas baratos de fabricar.
◦ Reducen el circuito impreso.
◦ Reducen el consumo de Energía.
◦ Permite realizar funciones que no existen en CI fijos.
◦ Menor tiempo de diseño.
◦ Menor probabilidad de falla.
◦ Posibilidad de mejorar el diseño.
◦ Mejora la performance.
Dispositivos Lógicos Programables
Cualquier función lógica puede describirse como una suma de productos, por
lo tanto implementarse en un circuito tipo AND-OR
Ejemplo: z = F(a,b,c) = a.b.c’ + c.b’ + a’c’
a
b
c
z
a.b.c’
c.b’
a’c’
La primera idea fue fabricar CI con muchos bloques AND-OR, donde el usuario
pueda “programar” las conexiones.
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Evolución de los PLD
Existen tres grupos bien definidos de PLD según su densidad de
integración:
◦ SPLD Simple Programmable Logic Devices (PLA,PAL, PROM, etc.)
◦ CPLD Complex Programmable Logic Devices
◦ FPGA Field Programmable Gate Array
SPLD(Simple Programmable Logic Device )
Se basa en el hecho que toda función lógica se puede implementar siempre en un
circuito de dos niveles AND-OR, es decir como suma de productos lógicos
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Complex Programmable Logic Devices
CPLD
Los CPLD son en conjunto de bloques SPLD conectados a través
de una matriz de interconexión.
FPGA Característica Generales
Son los PLD de mayor capacidad
No trabajan con matrices AND-OR
Introducida por XILINX en 1985
Se puede implementar cualquier diseño digital
Rápido ciclo de diseño
Los mayores lideres del mercado son XILINX ALTERA
y ACTEL.
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Estructura básica de un FPGA
Bloques lógicos
Para la implementar lógica combinacional y
secuencial
Interconexión
Canales de comunicación
entre Bloques, Entradas,
Salidas.
Bloques especiales I/O para la
conexión de la FPGA con el exterior.
FPGA Característica Generales
El desarrollo de las FPGA creció con el aumento de la densidad
de integración, y con la incorporación de bloques funcionales
cada vez mas complejos.
En las nuevas FPGA se dispone de µP, memorias, A/D, PLL,
DSP, I/Os con varios estándares, etc.)
FPGA Característica Generales