Este documento discute los dispositivos lógicos programables (PLD), incluyendo los bloques básicos de las FPGA, la evolución de los PLD desde SPLD hasta CPLD y FPGA, y lenguajes de descripción de hardware como VHDL. También cubre recomendaciones para el uso de circuitos digitales como proteger las entradas no usadas y dispositivos de la descarga electrostática.

1. 8/7/2018
1
 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

2. 8/7/2018
2
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

3. 8/7/2018
3
ICTP FPGA-VHDL 5
Fuentes de ESD y Humedad Relativa
RH: Humedad relativa
ICTP FPGA-VHDL 6
Protección y Prevención de ESD

4. 8/7/2018
4
ICTP FPGA-VHDL 7
Bolsas Anti-estáticas
Dispositivos Lógicos Programables

5. 8/7/2018
5
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.

6. 8/7/2018
6
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

7. 8/7/2018
7
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.

8. 8/7/2018
8
Principio de los PLD
a
b
z
z
a b
z = a’b + a
Principio de los PLD
a
b
z
z
a b
z = a’b + a
a
a’b

9. 8/7/2018
9

10. 8/7/2018
10
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

11. 8/7/2018
11
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.

12. 8/7/2018
12
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