Circuits logiques programmables: PAL, FPGA, PLD

Sommaire
I. Introduction : ......................................................................................................................................................................... 2
II. PLD programmable logic device : .......................................................................................................................................... 2
1. Liste de toutes les familles de P.L.D. : .............................................................................................................................. 3
2. Résumé graphique des familles de P.L.D : ........................................................................................................................ 5
III. Les P.A.L. (Programmable Array Logic) : ........................................................................................................................... 6
1. La symbolisation et la représentation. : .......................................................................................................................... 6
2. Symbolisation normalisée : ............................................................................................................................................... 7
3. Les versatiles. .................................................................................................................................................................. 10
4. Les références des P.A.L. : .............................................................................................................................................. 12
IV. LES F.P.G.A.s (Fields Programmable Gate Array). ...................................................................................................... 13

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I. Introduction :
Un circuit logique programmable, ou réseau logique programmable, est un circuit intégré logique qui peut
être reprogrammé après sa fabrication. Notons qu'il serait impropre de parler de programmation au sens
logiciel (contrairement à un microprocesseur, il n'exécute aucune ligne de code). Ici, mieux vaudrait
parler de « reconfiguration » plutôt que de reprogrammation (on modifie des connexions ou le
comportement du composant, on connecte des portes logiques entre elles, etc.). Le verbe programmer
est toutefois le plus fréquent, mais au sens de personnaliser. Il s'agit bel et bien de réseaux logiques
reconfigurables et modifiables.Il est composé de nombreuses cellules logiques élémentaires et bascules
logiques librement connectables (c'est justement la reconfiguration, ou programmation, du composant
qui définit les connexions faites entre portes logiques).
Ce type de composant électronique est communément désigné par différents sigles anglais dont :
 PLD (programmable logic device, circuit logique programmable)
 PLA (programmable logic array, réseau logique programmable)
 FPGA (field-programmable gate array, réseau de portes programmables in situ)
II. PLD programmable logic device :
Les circuits logiques programmables (également appelés PLD) sont utilisés pour remplacer l’association
de plusieurs boîtiers logiques. Le câblage est simplifié, l’encombrement et le risque de pannes est réduit.
Certains PLD ne permettent pas la relecture de la fonction logique programmée, c’est pratique lorsque le
programme doit rester confidentiel. Ces circuits disposent d’un certain nombre de broches d’entrées et
de sorties. L’utilisateur associe ces broches aux équations logiques (plus ou moins complexes) qu’il
programme dans le circuit. Pour des moyennes séries, les composants programmables sont en général
préférés aux ASIC. Les PLD peuvent être programmés par l’utilisateur (bureau d’étude, chaîne
d’assemblage) alors que les ASIC qui sont configurés lors de leur fabrication (ils ne peuvent être que
simulés par le bureau d’étude) sont réservés à des productions de très grande série ne serait-ce qu’en
raison de leur coût de développement élevé.
Figure 1: circuit PLD

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Le terme PLD regroupe 4 familles de composants :
Figure 2: terme PLD
1. Liste de toutes les familles de P.L.D. :
Les constructeurs de P.L.D. se livrent entre eux à une guerre commerciale et sur
les appellations, ce qui explique la difficulté à établir la classification des P.L.D.
La plus ancienne et la plus connue est certainement la famille des P.A.L. Le nom a
été donné par la société M.M.I (Fusion depuis avec A.M.D.), c'est une appellation
déposée, comme Walkman pour Sony ou Réfrigérateur pour Frigidaire.
P.A.L. signifie Programmable Array Logic, c'est à dire réseau logique programmable. La
programmation de ces circuits s'effectue par destruction de fusibles. Une fois programmés
on ne peut plus les effacer. On distingue deux sous familles:
 Les P.A.L. combinatoires ou P.A.L. simples. Ils sont constitués de fonctions de
logique combinatoire.
 Les P.A.L. à registres ou F.P.L.S. Field Programmable Logic Séquencer pour
séquenceur logique programmable. Ils sont constitués de logique combinatoire et
séquentielle (Registre) .
 Les P.A.L. effaçables: E.P.L.D :Les E.P.L.D. Ce qui signifie Erasable Programmable
Logic Device, c'est à dire circuit logique programmable et effasçable et qui
sont aux P.A.L. ce que sont les U.V.P.R.OM. aux P.R.O.M. Les E.P.L.D. peuvent être
effacés par U.V. ou électriquement. Ils sont encore appelés P.A.L. CMOS.
 Les G.A.L :Les G.A.L. Ce qui signifie Generic Array Logic ou encore réseau logique
générique ce qui veut dire pas grand chose mais qui sont aux P.A.L. ce que sont
les E.E.P.R.O.M aux P.R.O.M. Le nom de G.A.L. a été déposé par LATTICE

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SEMICONDUCTOR. Leur fonctionnement est identique aux P.A.L. CMOS, ils sont
programmables et effaçables électriquement.
 Les C.P.L.D : Les C.P.L.D. Ce qui signifie Complex Programmable Logic Device. Ces
circuits sont composés de plusieurs P.A.L.s élémentaires (Par exemple l’équivalent de
P.A.L.s 22V10) reliés entre-eux par une zone d’interconnexion. Grâce à cette architecture,
ils permettent d’atteindre des vitesses de fonctionnement élevées (plusieurs centaine de
Mhz).
 Les L.C.A. & F.P.G.A. à anti-fusible :
- Les L.C.A. Ce qui signifie Logic Cell Array ou encore réseau de cellules logiques.
Ces circuits sont composés de blocs logiques élémentaires de 2000 à 10000 portes
que l'utilisateur peut interconnecter.
- Les F.P.G.A. à anti fusibles sont identiques aux L.C.A sauf qu'ils permettent une
plus grande intégration de portes et ils ne sont pas effaçables électriquement. Le
nom anti-fusible vient de la programmation des connexions qui s'effectue par
fermeture de circuits, comparé aux fusibles où l'on ouvre les circuits.

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2. Résumé graphique des familles de P.L.D :
P.L.D.
Circuit Logique
Programmable
P.A.L
&
F.P.L.S.
P.A.L. à
Fusibles
Bipolaires
P.A.L. CMOS
Effaçable
Electriquement
G.A.L.
Effaçable
Electriquement
P.A.L.
Effaçable aux
U.V.
C.P.L.D.
L.C.A.
F.P.G.A.
à anti fusible