PROGRAMOVATELNÉ LOGICKÉ OBVODY

Podobné dokumenty
Prezentace do předmětu Architektury a použití programovatelných obvodů 2

Programovatelná logika

6. Programovatelné struktury. PLA, PAL, PROM, GAL struktury

KOMBINAČNÍ LOGICKÉ OBVODY

SPARTAN - 3 Xilinx FPGA Device

Struktura a architektura počítačů (BI-SAP) 4

SEKVENČNÍ LOGICKÉ OBVODY

Návrh. číslicových obvodů

4. Elektronické logické členy. Elektronické obvody pro logické členy

OVLÁDACÍ OBVODY ELEKTRICKÝCH ZAŘÍZENÍ

Dělení pamětí Volatilní paměti Nevolatilní paměti. Miroslav Flídr Počítačové systémy LS /11- Západočeská univerzita v Plzni

Y36SAP 2007 Y36SAP-4. Logické obvody kombinační a sekvenční používané v číslicovém počítači Sčítačka, půlsčítačka, registr, čítač

Obsah DÍL 1. Předmluva 11

Struktura a architektura počítačů (BI-SAP) 10

Způsoby realizace této funkce:

Zákaznické obvody 1. ASIC 2. PLD 3. FPGA. Ondřej Novák O. Novák: CIE9 1

XC3000(A) / XC3100(A)

Velmi zjednodušený úvod

Sekvenční logické obvody

PROGRAMOVATELNÁ LOGICKÁ POLE

3. Sekvenční logické obvody

Architektura počítačů Logické obvody

FPGA + mikroprocesorové jádro:

Profilová část maturitní zkoušky 2014/2015

Y36SAP Y36SAP-2. Logické obvody kombinační Formy popisu Příklad návrhu Sčítačka Kubátová Y36SAP-Logické obvody 1.

Paměti počítače ROM, RAM

Úvod do počítačových architektur

Profilová část maturitní zkoušky 2015/2016

Architektura počítačů Logické obvody

5. Sekvenční logické obvody

Simulace číslicových obvodů (MI-SIM) zimní semestr 2010/2011

Automatizace je proces při němž je řídicí funkce člověka nahrazována činností

Struktura a architektura počítačů (BI-SAP) 3

Téma 32. Petr Kotál

Číselné vyjádření hodnoty. Kolik váží hrouda zlata?

... sekvenční výstupy. Obr. 1: Obecné schéma stavového automatu

Projekt Pospolu. Sekvenční logické obvody Klopné obvody. Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Jiří Ulrych.

Paměti počítače 9.přednáška

Logické obvody 10. Neúplné čítače Asynchronní čítače Hazardy v kombinačních obvodech Metastabilita Logické obvody - 10 hazardy 1

LOGICKÉ OBVODY X36LOB

LOGICKÉ SYSTÉMY PRO ŘÍZENÍ

1 z :27

Úloha 9. Stavové automaty: grafická a textová forma stavového diagramu, příklad: detektory posloupností bitů.

Obvody Xilinx řady XC3000

Digitální obvody. Doc. Ing. Lukáš Fujcik, Ph.D.

KOMBINAČNÍ LOGICKÉ OBVODY

Logické funkce a obvody, zobrazení výstupů

Miroslav Flídr Počítačové systémy LS /21- Západočeská univerzita v Plzni

1. 5. Minimalizace logické funkce a implementace do cílového programovatelného obvodu CPLD

Pohled do nitra mikroprocesoru Josef Horálek

Konečný automat. Studium chování dynam. Systémů s diskrétním parametrem číslic. Počítae, nervové sys, jazyky...

Technická kybernetika. Obsah. Klopné obvody: Použití klopných obvodů. Sekvenční funkční diagramy. Programovatelné logické automaty.

Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně

Přerušení na PC. Fakulta informačních technologií VUT v Brně Ústav informatiky a výpočetní techniky. Personální počítače, technická péče cvičení

LOGICKÉ ŘÍZENÍ. Matematický základ logického řízení

Dispositifs à semiconducteurs. Circuits intégrés. Deuxième partie: Circuits intégrés digitaux

Struktura a architektura počítačů

3. REALIZACE KOMBINAČNÍCH LOGICKÝCH FUNKCÍ

Témata profilové maturitní zkoušky

Číslicové obvody základní pojmy

ELEKTRONIKA. Maturitní témata 2018/ L/01 POČÍTAČOVÉ A ZABEZPEČOVACÍ SYSTÉMY

ASYNCHRONNÍ ČÍTAČE Použité zdroje:

Logické systémy a jejich návrh

Digitální obvody. Doc. Ing. Lukáš Fujcik, Ph.D.

PROGRAMOVATELNÉ LOGICKÉ PRVKY

Integrované obvody. Obvody malé, střední a velké integrace Programovatelné obvody

Principy komunikace s adaptéry periferních zařízení (PZ)

Digitální obvody. Doc. Ing. Lukáš Fujcik, Ph.D.

Návrh čítače jako automatu

Systém řízení sběrnice

Integrovaná střední škola, Sokolnice 496

Sylabus kurzu Elektronika

18A - PRINCIPY ČÍSLICOVÝCH MĚŘICÍCH PŘÍSTROJŮ Voltmetry, A/D převodníky - principy, vlastnosti, Kmitoměry, čítače, fázoměry, Q- metry

Tlačítka. Konektor programování

Cíle. Teoretický úvod

Programovatelné relé Easy (Moeller), Logo (Siemens)

MĚŘENÍ HRADLA 1. ZADÁNÍ: 2. POPIS MĚŘENÉHO PŘEDMĚTU: 3. TEORETICKÝ ROZBOR. Poslední změna

Základy logického řízení

ODBORNÝ VÝCVIK VE 3. TISÍCILETÍ MEII KOMBINAČNÍ LOGICKÉ OBVODY

2-LC: ČÍSLICOVÉ OBVODY

Logické řízení. Náplň výuky

Testování a spolehlivost. 1. Laboratoř Poruchy v číslicových obvodech

Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol CZ.1.07/1.5.00/

Vzorový příklad. Postup v prostředí ISE. Zadání: x 1 x 0 y Rovnicí y = x 1. Přiřazení signálů:

LOGICKÉ ŘÍZENÍ. Matematický základ logického řízení. N Měřicí a řídicí technika 2012/2013. Logické proměnné

LOGICKÉ OBVODY 2 kombinační obvody, minimalizace

Paměti. Paměť je zařízení, které slouží k ukládání programů a dat, s nimiž počítač pracuje

Dodatek č. 5 ke školnímu vzdělávacímu programu. Elektrotechnika. (platné znění k )

Název projektu: EU peníze školám. Základní škola, Hradec Králové, M. Horákové 258

Návrh synchronního čítače

Digitální obvody. Doc. Ing. Lukáš Fujcik, Ph.D.

Elektronika pro informační technologie (IEL)

Zpracování obrazu v FPGA. Leoš Maršálek ATEsystem s.r.o.

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Algoritmus. Přesné znění definice algoritmu zní: Algoritmus je procedura proveditelná Turingovým strojem.

2.7 Binární sčítačka Úkol měření:

Úplný systém m logických spojek. 3.přednáška

Návod k obsluze výukové desky CPLD

Schmittův klopný obvod

Transkript:

PROGRAMOVATELNÉ LOGICKÉ OBVODY (PROGRAMMABLE LOGIC DEVICE PLD) Programovatelné logické obvody jsou číslicové obvody, jejichž logická funkce může být programována uživatelem. Výhody: snížení počtu integrovaných obvodů snížení pracnosti výroby zvýšení spolehlivosti možnost snadné modifikace funkce obvodu ilozofie programovatelných polí: jakoukoliv logickou funkci lze vyjádřit jako součet součinů booleovských proměnných. Programovatelné logické pole jsou vyrobeny z kombinace hradla AND hradla OR propojovací pole invertory a klopné obvody Programovatelné spínače vytvářejí pole, která propojují hradla a klopné obvody a tím umožňují implementovat požadovanou logickou funkci. Vstupní vývody Vstupní blok Programovatelná zpětná vazba Propojovací pole Pole hradel AND Propojovací pole Pole hradel OR Výstupní blok Výstupní vývody Architektura programovatelného logického pole

PLD OBVODY TYPU PAMĚTÍ PROM Obvod PROM - matice paměťových buněk řádky - adresovatelné vstupními signály datové sloupce - výstupní signály Obvody PROM obsahují: neprogramovatelné propojovací pole hradel AND programovatelné pole hradel OR Použití: tabulky kódů generátory znaků stavové automaty vstupy A0 A A2 pevné pole AND (adresový dekodér) A3 D0 programovatelné pole OR D D2 VÝSTUPY 2

OBVODY PAL (PROGRAMMABLE ARRAY LOGIC) Obvody PAL obsahují: programovatelné propojovací pole hradel AND pevné pole hradel OR Obvody PAL se od sebe odlišují: počtem vstupů a výstupů konfigurací výstupu: pevný invertovaný s třístavovým budičem na výstupu registr nebo klop. obvod programovatelné pole hradel AND A0 VSTUPY A A2 A3 pevné pole hradel OR D0 D VÝSTUPY D2 D3 3

OBVODY PLA (IELD PROGRAMABLE LOGIC ARRAY) Obvody obsahují: programovatelné pole hradel AND programovatelné pole hradel OR Obvody PAL: vstupní signály v přímém i invertovaném stavu vyšší univerzálnost složitější struktura vyšší cena A0 programovatelné pole hradel AND VSTUPY A A2 A3 programovatelné pole hradel OR D0 D D2 VÝSTUPY D3 4

OBVODY TYPU GAL (GENERIC ARRAY LOGIC) elektricky reprogramovatelné unipolární obvody rychlost srovnatelná s bipolárními obvody menší spotřeba Struktura: programovatelné pole hradel AND pevné pole hradel OR výstup hradla OR s makrobuňkou OLM (Output Logic Macrocell) Makrobuňka OLM - univerzální programovatelný výstupní obvod pevné pole hradel OR a hradlo OR klopný obvod čtyři multiplexery adresované vstupy A C0 a A C pro nastavení I/O jako:! definovaný vstup! kombinační výstup! kombinační výstup se zpětnou vazbou! výstup s pamětí a zpětnou vazbou. CK OE U CC -0-0- 0-0 T S M U A C0 A C(n) OD POLE RADEL AND 0 O M U D Q Q 0 O M U I/O(n) ZPĚTNÁ VAZBA OR(n) M U -0-0- 0-0 A C0 A C(n) A C(m) Z VÝSTUPU SOUSEDNÍO STUPNĚ(m) CK OE 5

OBVODY PGA (IELD PROGRAMABLE GATE ARRAY) Obvody PGA programovatelná logické pole s jednoduchými funkčními bloky firmy ilinx možnost reprogramování obsahují až 25 000 hradel a až 2560 klopných obvodů taktovací frekvence až 20 Mz matice kovových propojovacích vodičů - propojují jednotlivé bloky Modulární struktura - programovatelné logické bloky CLB (Configurable Logoc Block) - programovatelné vstupní a výstupní bloky IOB (Input/Output Block) - programovatelné spojovací trasy PI (Programmable Interconnect) Blok CLB umožňuje realizaci: - dvou nezávislých libovolných booleovských funkcí 4 proměnných nebo - jednu funkci 5 proměnných nebo - jednu funkci 4 proměnných společně s jednou funkcí 5 proměnných či - jednu funkci až 9 proměnných C C2 C3 C4 DIN S/R EC S/R G4 G3 G2 G LOGICKÁ UNKCE G - G4 G DIN G SD D Q EC RD YQ LOGICKÁ UNKCE G, a G Y 4 3 2 K (hodiny) LOGICKÁ UNKCE G - G4 DIN G S/R SD D Q EC RD Q 6

Blok IOB vytváří rozhranní mezi bloky CLB a externími vývody obvodu každému vývodu obvodu je určen právě jeden blok IOB, řídí přenos signálu daným vývodem - může být nakonfigurován jako vstupní výstupní obousměrný Vstupy do matice I a I 2 jsou přivedeny na vstupní registr, který může být nakonfigurován jako klopný obvod překlápěný hranou signálu nebo jako transparentní záchytný registr (latch). Výstupní signál může vycházet z vývodu obvodu přímo, nebo může být před výstupem uložen v klopném obvodu. Pro řízení výstupu je možné použít signál OE (output enable), který může výstup nastavovat do režimu vysoké impedance nebo výstup povolovat. Nastavení sledovací rychlosti Programování zdvihacích a snižovacích R U CC OE výstup hodiny výstupu D klopný obvod/ střadač Q Výstupní zesilovač (budič) Vstupní zesilovač (budič) vývod I I 2 hodiny vstupu Q klopný obvod/ střadač D nastavení zpoždění Blokové schéma IOB 7

Programovatelné spojovací trasy PI (Programmable Interconnect) Realizují vnitřní propojení kovovými segmenty s programovatelnými spínači a umožňují požadovaná propojení bloků CLB a IOB. Existují 3 základní typy propojení s odlišnou délkou: - jednotkové délky (single lenght) - dvojnásobné délky (double lenght) - dlouhé spoje (long lines) Jednotkové spoje jsou spoje procházející propojovacími maticemi, vytvářejí síť horizontálních a vertikálních vodičů. Propojovací matice jsou tvořeny maticemi programovatelných spínačů. Dvojnásobné spoje procházejí přes propojovací matice každého druhého bloku CLB. Umožňují realizaci středně dlouhých propojení. Dlouhé spoje vytvářejí samostatnou pravoúhlou síť na celé ploše čipu. Speciální skupina vertikálních spojů je určena pro šíření hodinových signálů. nebo pro přenos signálů s požadavky na vysokou rychlost přenosu. 8

VÝVOJOVÉ SYSTÉMY PRO PLD OBVODY Vývojové systémy pro PLD obvody umožňují definovat návrh číslicového systému v různých formách: booleovské rovnice nejrozšířenější způsob specifikace návrhu. unkce číslicového systému je popsána soustavou booleovských rovnic v součtovém tvaru. pravdivostní tabulky seznam všech kombinací hodnot vstupních logických proměnných a jim odpovídajících hodnot výstupních logických funkcí. síťové seznamy grafické schéma zapojení vznikne mimo vývojový systém, síťový seznam je potom textovým popisem uvedeného schématu, jeho symbolů a jejich propojení. průběhy signálů hodnoty vstupních signálů a výstupní logické funkce jsou definovány grafem průběhu těchto signálů v závislosti na čase. schémata zapojení pomocí vhodného grafického editoru se nakreslí schéma požadovaného zapojení. Pro základní logické funkce jsou definovány grafické symboly, které jsou součástí rozsáhlých knihoven. stavové diagramy při návrhu sekvenčních obvodů definujeme chování cílového automatu popisem stavů a definici přechodů mezi nimi. Některé systémy umožňují i grafický popis. Vývojové systémy pro PLD obvody umožňují dále : funkční simulaci testování v reálném běhu 9