Les circuits logiques programmables

Terminale STI Génie électronique
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Synthèse sur les circuits logiques programmables
1 Généralités
Pour réaliser une application électronique, il est possible de choisir entre plusieurs
technologies :
-montages en composants discrets,
-fabrication de circuits spécifiques à l’application (ASIC) de type précaractérisé,
-programmation de PLD ou de FPGA.
Le choix de la technologie à utiliser se fera en fonction de la complexité du circuit et
du nombre de circuits à fabriquer (coût).
1.1 Utilisation des circuits programmables
C
Précaractérisés
(ASIC)
20 000
Prédiffusés
programmables
(FPGA)
Prédiffusés
masqués
(Gate Array)
1000
100
PAL et EPLD
10 000
100 000
N
C : complexité (nombre de portes).
N : volume (nombre de circuits fabriqués).
1.2 Quelques termes à connaître
PLD : Programmable Logic Device
Circuit Logique Programmable.
EPLD : Erasable Programmable Logic Device
PLD reprogrammables
GAL : Generic Array Logic
Ce sont des PAL CMOS reprogrammables.
PAL : Programmable Array Logic
Ce sont des circuits logiques programmables dont les fonctions ET sont
programmables et les fonctions OU fixes.
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2 Les GAL
2.1 Les différents types de sorties
2.1.1 Sortie de type C (Combinatoire)
Ces sorties 3 états sont rebouclées vers la matrice de fusibles. Une sortie peut donc
servir de variable intermédiaire. En mode haute impédance (la sortie étant inhibée), on peut
utiliser une broche de sortie comme étant une entrée. On parle alors d’entrée/sortie (I/O).
2.1.2 Sortie de type R (à Registre)
Ces sorties utilisent une bascule D qui permet la logique séquentielle. Par contre, une
sortie à registre ne peut pas être utilisée comme entrée.
2.1.3 Sortie de type V (Versatile)
Le bloc de sortie des GAL versatiles permet de configurer (par programmation) le
mode d’utilisation de la broche de sortie :
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2.2 La programmation JEDEC
L’opération de programmation se fait par un programmateur de laboratoire qui obéit à
un fichier transmis au standard JEDEC.
Ce fichier est produit par un outil de développement (PROTEUS, ISP Design
Expert(Lattice), …), qui permet de saisir les équations de programmation du GAL et d’en
simuler le fonctionnement.
La tension qui sert à programmer les GAL est 12V.
Dans certains GAL, il est possible de les interdire de relecture en faisant fondre un
fusible appelé « security fuse » ou « security bit ».
2.3 Désignation du GAL
GAL (CE) 16 R 8 H 15 PC
Type de boîtier
Vitesse (Temps de Propagation en ns
Consommation (demi-puissance)
Sorties (8)
Registre (structure de sortie)
Nombre d’entrées (16)
Facultatif, chez AMD indique CMOS
GAL
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3 Exemple de programme permettant de produire le
fichier JEDEC : le langage ABEL
Il existe plusieurs langages qui permettent de produire le fichier JEDEC un de
ceux-ci est le langage ABEL dont voici un exemple.
MODULE exemple
TITLE 'exemple de simulation'
Declarations
Clk
Q1
pin 1 ;
pin 16 ;
Equations
Q1 = E1&E3#E2 ;
Q2 = !Q1 ;
Q3 = !E3 ;
END exemple;
La directive module et le nom
du fichier constitue la
première ligne.
La directive title permet de
proposer les informations (titre,
date, nom du concepteur, etc…)
Le mot clé declarations permet :
-affecter les noms des entrées/sorties
aux numéros des broches du composant,
-les broches non utilisées ne sont pas
déclarées,
-la directive est pin
Le mot clé equations permet :
-spécifier l’évolution des sorties en
fonction des entrées.
Le symbole = est l’affectation.
La directive end suivie du nom du module
marque la fin du programme source.
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