PLD - Programmable Logic Device

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CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLÓGICAS
ENGENHARIA ELÉTRICA
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Programmable Logic Device
Londrina
2012
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Programmable Logic Device
Trabalho de PLD, apresentado à Universidade Norte do Paraná - UNOPAR, como requisito parcial para a obtenção de média bimestral na disciplina de Eletrônica Digital II.
Orientador: Prof. Ademir Marques Duran
Londrina
2012
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO.......	...................................................................................................3
2 HISTÓRIA DOS PLDS...	..............................................................................4
3 FUNCIONAMENTO....................	.............................................................................6
4 SIMBOLOGIA...........................	.................................................................................7
5 ARQUITETURA DO PLD.....................................................	..........8
 5.1 PROM	8
 5.2 PAL	9
 5.3 FUSÍVEL DE POLARIDADE	10
 5.4 OUTROS DISPOSITIVOS	11
6 OUTROS TIPOS DE PLD	12
7 PROGRAMAÇÃO DE UM PLD	13
8 CONCLUSÃO	14
9 REFERÊNCIAS.......................................................................................................	15
INTRODUÇÃO
 Dispositivos lógicos programáveis ou PLDs são circuitos integrados programáveis pelo usuário, que possui um grande número de portas lógicas (AND, OR, NOT), flip-flops e registradores que estão ligados em um mesmo CI. 
A programação é feita por meio de campos elétricos induzidos no dispositivo, na interface para o usuário, é disponibilizado um software pelo próprio desenvolvedor do circuito. 
Os dispositivos de lógica programável (PLDs) permitiem substituir um grande número de circuitos integrados padronizados por um único componente.Um PLD é um circuito integrado que contém um grande número de portas lógicas, flip-flops e registradores que são interconectados no chip. Esta “programação” do componente pode ser feita queimando-se ou não fusíveis que constituem as ligações internas entre os blocos lógicos de acordo com anecessidade do usuário
História dos Plds
	No início da década de 80, PLDs mais simples eram utilizados na implementação de múltiplos dispositivos lógicos discretos. Atualmente, PLDs integram grande quantidade de blocos capazes de implementar muitas funções lógicas em um único dispositivo, e são também escolhidos sobre os circuitos integrados de aplicações específicas (ASICs) ou produtos padrões de aplicações específicas (ASSPs). Um dispositivo ASIC é desenhado para atender às características solicitadas pelo projetista e terá seu uso exclusivo em tal finalidade, ou seja, acaba por ser um dispositivo limitado.
	O alto volume de dispositivos PLDs confeccionados reduz o custo das unidades. Outro fator que faz com que PLDs tenha seu custo de confeccionamento reduzido é a utilização de novas tecnologias.
É possível encontrarmos no mercado PLDs com integração, densidade, performance, e custo equivalentes ao de um dispositivo não programável, como por exemplo um ASIC.
Tais fatores, combinados com tempo de produção e flexibilidade na programação ajudam a manter o crescimento do uso de PLDs de alta densidade no desenvolvimento de sistemas eletrônicos.
PLDs são oferecidos em diferentes arquiteturas, e uma variedade de elementos de memória são disponíveis para a configuração do dispositivo.
A combinação de todas essas características, faz dos PLDs ideais soluções para as aplicações da eletrônica de hoje em dia.
Os PLDs são confeccionados em lógica CMOS, o que garente características de confiabilidade.
Com a densidade dos PLDs chegando a 250.000 portas (para os mais modernos), é possível projetar subsistemas inteiramente digitais com um único dispositivo PLD.
A estrutura interna de um PLD é baseado em um array que conecta os barramentos aos blocos lógicos, aos pinos de entrada e saída, e aos blocos de memória.
Em princípio, possuiam apenas um único bloco lógico (que realizava globalmente as operações), conectado aos pinos de entrada e saída do dispositivo. Com o aperfeiçoamento da tecnologia de fabricação, esses dispositivos receberam uma estrutura de interconexões programáveis, que viriam flexibilizar mais ainda o programação. A evolução trouxe uma otimização do aproveitamento de espaço, aumentando ainda mais as interconexões do array de blocos lógicos.
 
3 FUNCIONAMENTO
A figura abaixo demonstra como funciona a idéia base de um PLD.
Fig: Exemplo de um dispositivo de lógica programávelCada entrada (A e B) é aplicada em um buffer inversor e um não inversor que seguem para as portas AND. As saídas das portas AND são levadas às entradas de portas OR por meio de fusíveis, que podem gerar qualquer combinação com as entradas. Para se obter, por exemplo: 
O1 = AB + AB 
é necessário queimar os fusíveis 1 e 4 da porta OR 1.
4 SIMBOLOGIA
	
	A simbologia utilizada para um PLD é demonstrada na figura:
5 ARQUITETURA DO PLD
5.1 PROM – Uma PROM (do inglês programmable read-only memory, ou seja, memória programável só de leitura) é uma forma de memória digital onde o estado de cada bit está trancado por um fusível ou antifusível.
A PROM é constituída conforme observado na figura:
5.2 PAL – Arranjo de lógica programável, a PAL é utilizada em aplicações onde não se necessita que todas a scombinações sejam programadas. No caso da figura acima, cada saída está conectada a apenas quatro saídas das portas AND.
Observa-se a arquitetura da PAL na figura: 
5.3 FUSÍVEL DE POLARIDADE – O fusível de polaridade é um recurso usado em muitos PLDs para inverter qualquer saída do dispositivo. Isso é observável na figura a seguir:
5.4 OUTROS DISPOSITIVOS 
		 Em circuitos de PLDs ainda podemos encontrar diversos recursos.Esses recursos podem ser: flip-flops, latches, registradores de entrada e registradores de saída.
	
1. OUTROS TIPOS DE PLD
· FPLA (Field Programmable Logic Array) – O arranjo de lógica programávelusava uma matriz AND e uma matriz OR, ambas programáveis. Embora aFPLA seja mais flexível do que a PAL, ela não foi bem aceita pelos projetistas.
· CPLDs (PLDs Complexos) – são dispositivos que combinam vários circuitosPAL em um mesmo chip.
· FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) – Os arranjos de portasprogramáveis em campo oferecem um número de blocos lógicos configuráveisque contém lógica combinacional programável e registradores para circuitosseqüenciais. Possuem blocos de entrada/saída que podem ser configuradoscomo entradas, saídas e bidirecionais.
	
7 PROGRAMAÇÃO DE UM PLD
		Quando os PLDs apareceram, a programação deles era feita queimando-se ou não os fusíveis para se gerar o circuito lógico. 
Atualmente, existem softwares que geram o mapa das conexões internas dos PLDs e ainda testam a lógica do circuito. Existem também programadores universais onde oPLD é colocado e pode ser programado a partir de um software.
 		Como a programação de um PLD é feita queimando-se um fusível, uma vez queimado o fusível, ele não pode ser recuperado. Tendo em vista esta dificuldade, desenvolveu-se, então, um tipo de PLD apagável e reprogramável (usando a mesma tecnologia das EEPROMs), que são bastante utilizados emdesenvolvimento de protótipos de circuitos digitais.
8 CONCLUSÃO
Este tipo de tecnologia difere do hardware e do software como são conhecidos hoje em dia, existem inúmeras aplicações onde é realmente melhor fazer uso de uma lógica dedicada (ASIC), lógica configurável (PLD,CPL,FPGA). Existem razões válidas para qualquer uma destas possibilidades e deve-se atentar às necessidades da aplicação em particular, os PLDs oferecem uma solução rápida e simples para diversos tipos de circuitos, oferecendo diversas possibilidades de lógica para o que se faz preciso no circuito em questão.
1. referências
MONTEBELLER, Sidney José; APOSTILA DE ELETRÔNICA II. Disponível em <http://pt.scribd.com/doc/78929756/Eletronica-II-Completa>, Acesso em 30/05/2012DESCONHECIDO. Material disponibilizado sobre DISPOSITIVOS PROGRAMÁVEIS. Disponível em: <http://www2.eletronica.org/artigos/eletronica-digital/dispositivos-programaveis-como-funcionam>, Acesso em 30/05/2012
DESCONHECIDO.		Material disponibilizado PLDs. Disponível em <http://www.gta.ufrj.br/grad/01_1/pld/introducao.html>, Acesso em 30/05/2012
DESCONHECIDO. Filtro Digital: PLD e VHDL. Disponível em <http://www.teleco.com.br/tutoriais/tutorialfiltrodig/pagina_2.asp>, Acesso em 30/05/2012