-> Lexique                Voir présentation avec un VIEWER PowerPoint.ppt

1. Les circuits logiques programmables : Faisons le point

 

 

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.
 
 

Le terme PLD regroupe 4 familles de composants :








1. Les PAL


Ce sont les circuits logiques programmables les plus anciens. Les PAL sont programmés par destruction de fusibles. Ils ne sont donc programmables qu’une fois, ce qui peut être gênant en phase de développement. Un PAL permet de remplacer jusqu’à 10 boîtiers SSI ou 2 à 3 boîtiers MSI.
 
 

1. Principe d’un PAL

 






Ce PAL simplifié comporte 2 entrées I₁ et I₂ et une sortie O. Huit fusibles (F₁ à F₈) permettent de réaliser diverses fonctions logiques. La programmation va consister à faire sauter les fusibles nécessaires afin de réaliser la fonction voulue.
 

Convention de représentation :

La représentation simplifiée ne montre pas tous les fusibles, les entrées de la porte ET sont regroupées sur une seule ligne. Une croix représente un fusible intact.
 

2. Exemple de programmation d’un PAL

 

 
 
 
 

On souhaite réaliser une fonction OU EXCLUSIF : 
 
 

3. Structure d’un PAL à 4 entrées et 4 sorties

 

 

4. Les différents types d’entrées / sorties
On distingue 3 principes utilisés pour les sorties. Selon le modèle, un ou plusieurs types de sorties peuvent être utilisés sur un même PAL.
 

F Entrées / Sorties combinatoires :

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).



F Sorties à registres :

Ces sorties utilisent une bascule D qui permet la logique séquentielle. Par contre, une sortie à registre ne peut pas être utilisée comme entrée.
 
 

F Entrées / Sorties des PAL versatiles (VPAL) :

Le bloc de sortie des PAL versatiles permet de configurer (par programmation) le mode d’utilisation de la broche de sortie :
 
 

2. Les GAL

 

 
 

L’appellation GAL est une marque déposée de LATTICE SEMICONDUCTOR qui a été la première société à proposer sur le marché ce type de produits. D’autres marques proposent des équivalents (compatibles) commercialisés sous le nom de PAL CMOS, E2PAL ou encore PAL EECMOS.

Les GAL sont des PAL effaçables électriquement, qui utilisent la technologie CMOS.
 
 

3. Les EPLD

 

 

Ces circuits ont une capacité en nombre de portes et en possibilités de configuration est supérieure à celle des GAL.

Historiquement, les premiers EPLD étaient des GAL effaçables aux U.V. Il existe maintenant des EPLD effaçables électriquement.

Les pLSI et ispLSI de LATTICE sont à mi-chemin entre les EPLD et les FPGA
 
 

4. Les FPGA
Apparus il y a seulement quelques années, les FPGA sont assimilables à des ASIC programmables par l’utilisateur.

Ce sont de gros ensembles de blocs logiques élémentaires (plusieurs milliers de portes) que l’utilisateur peut interconnecter à loisir.
 
 
 
 

2. La programmation de circuits logiques

Des outils de développement et de simulation tels que VIEWLOGIC (au hasard !) disposent d’une bibliothèque de composants très étendue et permettent de concevoir graphiquement des fonctions logiques qui peuvent être exportés en fichiers JEDEC en fonction du PLD utilisé.

Les ispLSI de LATTICE peuvent se programmer directement sur la carte électronique de l’application. On peut très bien imaginer qu’ils soient reprogrammés par téléchargement alors qu’ils sont embarqués sur un satellite !

Lexique:  voir le lexique des termes VHDL

ASIC (Application Specific Integrated Circuit) : Circuit non programmable configuré lors de sa fabrication pour une application spécifique.

CPLD (Complex Programmable Logic Device) : Désigne des PLD ayant un haut niveau d'intégration.

EEPROM ou E2PROM (Electrical Erasable Programmable Read-Only Memory) : Mémoire programmable à lecture seule, effaçable électriquement.

E2PAL : c.f. GAL.

EPLD (Erasable Programmable Logic Device) : Circuits logiques reprogrammables.

EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory) : Mémoire programmable à lecture seule, effaçable par ultraviolets.

FPGA (Forecasting Programmable Gate Array) : Réseau de portes programmables à la demande. Technologie qui utilise des circuits encapsulés comportant des réseaux de portes logiques non reliées : l’utilisateur réalise les interconnexions nécessaires par programmation.

FPLS (Field Programmable Logic Sequencer) : Ancien nom donné aux PAL à registres.

GAL (Generic Array Logic) : Circuits logiques PAL reprogrammables à technologie CMOS.

ISP (In System Programmable) : Circuit que l’on peut programmer (et donc effacer) même lorsqu’il est en place sur l’application.

JEDEC : Format de fichier de programmation des circuits logiques (image des fusibles à griller).

LSI (Large Scale Integration) : Intégration à grande échelle : circuits regroupant quelques centaines à quelques milliers de portes logiques (CI de télécommande, décodeur de code à barre, etc …).

MSI (Medium Scale Integration) : Intégration à échelle moyenne : circuits regroupant quelques dizaines de portes logiques (décodeurs, multiplexeurs, bascules …).

PAL (Programmable Array Logic) : Circuits logiques programmables dans lesquels seules les fonctions ET sont programmables, les fonctions OU ne le sont pas.

PAL CMOS ou PAL EECMOS : c.f. GAL.

PLD (Programmable Logic Device) : Famille des circuits programmables qui comprend les PAL, GAL, EPLD et FPGA.

PROM (Programmable Read-Only Memory) : Mémoire programmable une seule fois à lecture seule.

SSI (Small Scale Integration) : Intégration à petite échelle : circuit ne regroupant que quelques portes logiques (fonctions de base des séries 74 ou 4000).

VHDL : Langage de programmation utilisé pour programmer les PLD.

VLSI (Very Large Scale Integration) : Intégration à très grande échelle : circuits regroupant quelques dizaines de milliers de portes logiques (microprocesseurs …).
 
 

Circuits logiques programmables (Christian Tavernier - DUNOD, Paris, 1996)

Guide du technicien en électronique (C. Cimelli, R. Bourgeron - HACHETTE, Paris, 1995)

Electronique Radio-Plans (n° 567).

Elektor (n° 197, novembre 1994).

Lexique électronique (P. Roussel - NATHAN, 1996).
 
 

Circuits logiques programmables (Christian Tavernier - DUNOD, Paris, 1996)