Programmable Logic Devices (PLD) Overview

Che cos’è il PLD?

PLD sta per Programmable Logic Device. Un dispositivo logico programmabile è un singolo chip elettronico programmabile che può essere utilizzato come elemento per costruire circuiti digitali che possono essere riconfigurati. I dispositivi logici programmabili hanno elementi programmabili che possono essere modificati e programmati utilizzando un programma speciale anche dopo che il prodotto ha lasciato il sito di produzione. Rispetto ad un PLD, un tipico ASIC / chip è costituito da porte logiche e ha una funzione fissa che è stata progettata e programmata per eseguire una funzionalità. A differenza di questi circuiti integrati tipici, i dispositivi logici programmabili possono essere riconfigurati per eseguire varie funzioni in base alle esigenze dell’utente.

Come funzionano i PLD (Programmable Logic Devices)?

I dispositivi logici programmabili contengono più elementi logici come infradito e porte AND and OR configurabili dall’utente. La logica interna e le connessioni possono essere modificate dall’utente durante il processo di programmazione che viene fatto utilizzando un’applicazione software dedicata.

I dispositivi logici programmabili a volte sono costituiti da un numero di fusibili che sono intatti nel PLD originale non programmato. quando si sta programmando il dispositivo logico e si confermano le interconnessioni, essenzialmente si spengono i fusibili per rendere permanenti le connessioni in una particolare configurazione secondo il progetto.

Per programmare un dispositivo logico programmabile, è necessario assicurarsi di utilizzare il software giusto e la lingua giusta per comunicare con la tecnologia. Molto probabilmente utilizzerai un linguaggio di descrizione hardware o HDL. Se siete alla ricerca di un linguaggio di livello superiore per dispositivi complessi, è possibile utilizzare artisti del calibro di VHDL o Verilog.

Si avrebbe anche bisogno di un programmatore dispositivo al fine di spostare il modello logico che avete progettato nel linguaggio hardware dato sul dispositivo logico programmabile.

Tipi di dispositivi logici programmabili (PLDs)

Esistono diversi tipi di dispositivi logici programmabili, ognuno dei quali ha varie caratteristiche programmabili. Sono i seguenti:

• Memoria di sola lettura programmabile (PROM)

In una tipica memoria di sola lettura programmabile, o PROM, l’input viene alimentato in un array AND fisso che funge da decodificatore e quindi viene elaborato attraverso un array OR programmabile prima di dare l’output.

• Logica di matrice programmabile (PAL)

Una logica di matrice programmabile, o dispositivo PAL comprende un array AND programmabile e quindi fisso O array in quella sequenza. In quanto tale, l’output di questi dispositivi sarebbe la combinazione degli input sotto forma di somma di prodotti. Questi dispositivi di solito hanno una matrice di celle a transistor.

• Programmable Logic Array (PLA)

Un PLA, o Programmable Logic Array, comprende due array AND e OR programmabili uno dopo l’altro, inseriti tra l’ingresso e le uscite.

• Dispositivo logico programmabile complesso (CPLD)

In un CPLD, o un dispositivo logico programmabile complesso, c’è un insieme di blocchi, ciascuno comprendente dispositivi logici programmabili che sono poi collegati da una matrice di interconnessione globale. Come utente, si ha la possibilità di programmare i singoli blocchi di dispositivi logici programmabili, così come le interconnessioni che adiacenti i vari blocchi PLD con l’altro. Per saperne di più su CPLDs qui.

• Campo programmabile Gate Array (FPGA)

Gli FPGA sono tipicamente costituiti da una matrice logica programmabile, una matrice di routing programmabile e ingressi/uscite programmabili. La struttura logica programmabile è fondamentalmente una matrice bidimensionale di blocchi logici che possono essere configurati dall’utente. I percorsi programmabili sono i canali di routing e le scatole di connessione o switch che collegano i vari blocchi e pin insieme nel circuito. In definitiva, è anche possibile configurare i pin buffer I/O e determinare quali pin sul chip funzionano come pin di ingresso, pin di uscita o pin di I / O. Per saperne di più su FPGA qui.

Perché dovresti usare PLDs?

• I dispositivi logici programmabili offrono all’utente una maggiore flessibilità durante il ciclo di progettazione. Questo perché le operazioni di progettazione si basano sulla modifica dell’intero file di programmazione. Questi cambiamenti possono essere tangibilmente osservati all’interno delle parti di lavoro e del design del PLD.
• I dispositivi logici programmabili hanno dimensioni relativamente ridotte e occupano meno spazio sulla scheda. Di conseguenza, hanno anche un tempo di assemblaggio più breve e un processo di assemblaggio relativamente più semplice in sé e per sé. Ciò si traduce anche in una riduzione dei costi.
• I dispositivi logici programmabili tendono a consumare un grado di potenza inferiore e sono anche caratterizzati dall’avere un minor numero di interconnessioni nei pacchetti rispetto alle opzioni alternative. Tutte queste caratteristiche si traducono in grande affidabilità del sistema e flessibilità.
• I PLD sono altamente programmabili sul campo: ciò significa che il chip o il circuito può essere programmato completamente al di fuori dell’ambiente di produzione. Non è necessariamente necessario apportare le modifiche durante la costruzione del circuito in quanto le modifiche possono essere apportate in un secondo momento, se necessario.
• La possibilità di modificare la configurazione del dispositivo rende i dispositivi logici programmabili un’opzione estremamente attraente grazie alla sua personalizzabilità e personalizzazione.
• La diminuzione del numero di circuiti integrati utilizzati quando sostituiti con PLD aumenta l’affidabilità del circuito, soprattutto perché vi è un minor numero di interconnessioni.
• Poiché i dispositivi logici programmabili sono cancellabili e modificabili, sono ideali per situazioni o tecnologie che necessitano di aggiornamenti coerenti o se devono essere riutilizzate ad un certo punto del loro ciclo di vita.

I dispositivi logici programmabili hanno permesso a molti utenti, progettisti e produttori di elaborare una tecnologia incredibilmente innovativa e fenomenale incentrata sulla produzione di soluzioni basate sulla logica in una varietà di applicazioni. Il ridotto consumo energetico, la quantità di costi inferiori e l’integrazione di così tante funzionalità che semplicemente non sono una possibilità con la maggior parte delle altre alternative, rendono tutti i dispositivi logici programmabili un’opzione molto favorita e preferita per più utenti appartenenti a un certo numero di background e settori diversi.