Team23

kennisdossier

Devices word bedoeld Programmable Logic Devices of wel PLD hiervan zijn FPGA en PAL bekendste tegenwoordig worden er standaard bouwstenen gemaakt. Dit is meteen nadeel omdat als er voor optimale oplossing meestal een indivuele ontwerp beter is.

Vergelijkbaar techniek met de PLD is de microcontroller. Wat een voordeel is van een PLD dat hij alles tegelijk uit kan voeren en een microcontroller stap voor stap werkt.

Fig.1schama van een atmega 16 omcirkel is de klok waar de microcontroller opschakelt Het programma van een microcontroller is dan ook stap voor stap

Fig.2 is een opbouw van een PLD waar aan te zien is dat taken tegelijk uitvoert en de volgorde niet uitmaak waarin dit gebeurt (echter als Proces B proces A beinvloed dan maakt de volgorde wel uit)

Titel: Digitale systemen

Auteur: IR. Wim de Valk

ISBN: 90-6789-895-3

Illustraties

Site: http://kwast.ie.hva.nl/~wdolman/mic/docs/t_mic_060123.pdf

Auteur: IR W. Dolman

Wat is een FPGA en wat kan ik er mee doen

FPGA staat voor Field Programmable Gate Array. Een FPGA kan logische componenten vervangen. Er kunnen meerdere logische functies in 1 FPGA zitten. Een FPGA is programmeerbaar en kan met 1 FPGA meerdere logische functies vervangen. Dit bespaard ruimte op de printen en is sneller te produceren. De ontwikkeling van de software voor een FPGA volgens klant specificaties blijft een tijd rovend klus. Wanneer de eerste werkend op de plank liggen volgt de rest er snel achteraan.

Als je dit zo leest lijkt een FPGA veel op een microcontroller. Maar helaas dat is niet waar. Een FPGA heeft alleen de overeenkomst dat ze beide programmeerbaar zijn. Een microcontroller heeft een CPU en kan dus wiskundige berekeningen maken. Een FPGA heeft alleen de logische componenten in zich en kan geen wiskundige berekeningen maken. Een microcontroller kan slechts 1 functie te gelijk uitvoeren, een FPGA kan meerdere functies parallel uitvoeren.

Een FPGA is opgebouwd uit 3 hoofdonderdelen

1. Configureer logische blokken
2. Input/Output blokken
3. Programmeerbare interne verbindingen

Configureer logische blokken

Deze bestaat in elk geval uit een Flip-Flop om dingen tijdelijk in op te slaan (buffer). Voor de rest bestaat het blok uit configureerbare logica. Zie figuur 1.1 voor een CLB intern.

Fig1.1 CLB intern

I/O blokken zijn de in en uitgangen van de FPGA deze verbinden de buitenkant met het interne. Intern gaan de verbindingen via de programmeerbare interne verbindingen. Deze kunnen zo geprogrammeerd worden als de software nodig heeft. Er zijn 2 verschillende verbindingen.

1. Locale, dit zijn snelle verbindingen in een CLB.
2. Globale, dit zijn verbindingen die de verschillende blokken met elkaar verbind.

De FPGA als een matrix figuur. Zie figuur 1.2. voor de schematische opbouw van de structuur van de FPGA.

Fig1.2 structuur van de FPGA.

Naast dat de FPGA verschillende programmeringen kan hebben zijn er FPGA's die niet opnieuw geprogrammeerd worden en FPGA's met geheugen welke de software na een reset of reprogram opnieuw in de FPGA kan laden.

Bronnen:

http://en.wikipedia.org/wiki/FPGA

http://nl.wikipedia.org/wiki/FPGA

http://www.fpga4fun.com/WhatAreFPGAs.html

Titel:Digital Fundamentals

Auteur:Thoma L. Floyd 

ISBN 0-13-197255-3

Wat is PAL en wat is PLA ?

PAL en PLA zijn voorgeprogrammeerde bouwstenen die bestaan uit OR en AND ingangen of NOR en NAND ingangen. Daarbij zijn de AND of OR velden bij enkele bouwstenen al vast bepaald. Elke bouwsteen onderscheid zich van de rest doordat de vrij programmeerbare velden, te programmeren zijn via maak of breek contacten op de ingangen.

PAL heeft dezelfde architectuur als PLA, het verschil zit het hem in de uitgangen die bij PAL overbrugd kunnen worden met flipflops. Bij sommige PAL's is het mogelijk om de uitgang van de flipflop weer terug te koppelen naar het OR-netwerk.

Fig.2.3

Fig.2.3 Een PLA werkt doormiddel van een vast OR veld

en een programmeerbaar AND veld. Zie tekening.

Voorbeeld

Fig.2.4 Laat zien welke verbindingen mogelijk zijn

fig.2.5

Fig.2.6 Pal

Wat verstaat men onder een PLD

PLD staat voor: Programmable Logic Device ook wel Programmeerbare Logische Bouwstenen genoemd. Je kunt zelf bepalen welke functies de bouwstenen moeten uitvoeren. Dit doe je door het programmeren van logische functie's die ver volgens in de bouwsteen terecht kommen.

Welke soorten PLD-s (Bouwstenen) zijn er verkrijgbaar?

• PROM         Programmable Read Only Memory
• PLA                 Programmable Logic Array

·    PAL              Programmable Array Logic (bijnaam GAL of GLS)

·    FPGA/LCA      Field Programmable Gate Array / Logic Cell Array

Hoe werkt een PROM en waar kan deze worden toegepast?

PROM is een digitaal geheugen en wordt gebruikt voor het correct opstarten van een digitaalproces. De waarde van een bitje wordt bepaald door een fuse of door een antifuse. PROMS worden gebruikt om een logische schakeling permanent op te slaan. De schakeling in de PROM is definitief, en kan niet meer worden aangepast.

Toepassing van een PROM vindt plaats bij een initialisatie proces, voor bijvoorbeeld het initialiseren/opstarten van een apparaat. Je kunt met behulp van een teller achter elkaar de AND termen aansturen, waardoor er een codewoord ontstaat op de uitgang. Vervolgens zet je dit codewoord op een bus die er voor zorgt dat instructies worden uitgevoerd.

Bijvoorbeeld het verplaatsen van de leeskoppen van een harde schijf of de handelingen die een printer uitvoert tijdens het aanschakelen.

Fig.2.1 PLA                                                                              Fig.2.2 PLD

Internet bronnen:

http://encyclopedia.thefreedictionary.com/Programmable+read-only+memory

http://www.roland-en-xandra.demon.nl/Presentation/Embsys.pdf