SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 1 DIA 1 Logische functie n Elke logische.

Presentatie over: "SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 1 DIA 1 Logische functie n Elke logische."— Transcript van de presentatie:

1

2 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 1 DIA 1 Logische functie n Elke logische functie kan genoteerd worden in de vorm van een “Sum Of Products” (SOP) n Een SOP vorm kan gerealiseerd worden met een aantal NOT/AND/OR-poorten (of eventueel met alleen maar NAND-poorten)

3 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 2 DIA 2 “ Programmable” Logic Device n de AND- en OR-poorten zullen op voorhand beschik- baar zijn in een component n de verbindingen naar de poorten (het realiseren van de individuele producttermen in de AND-poorten en/of het groeperen van de gewenste mintermen in de OR-poorten) zullen programmeerbaar gemaakt worden n een PROM-geheugen kan - bij wijze van voorbeeld - beschouwd worden als een PLD : we kunnen hiermee immers logische functies realiseren.

4 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 3 DIA 3 PROM als functie-generator n Veronderstel dat we een 8*4 PROM hebben n deze heeft 8 geheugenplaatsen, die elk 4 bits bevatten n het IC zal drie adrespinnen en vier datapinnen hebben n Gebruik als functiegenerator: l de ingangsvariabelen worden aange- sloten op de adrespennen C B A D 3 = C.B.A Alleen als C=B=A=1 zal D 3 = 1 zijn ; d.i. een AND-functie l de gewenste functie (per data-uitgang) moet geprogrammeerd worden in de PROM l vb. D 3 = C.B.A 0 0 0 0 0 0 0 1

5 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 4 DIA 4 PROM als functie-generator n Veronderstel dat we een 8*4 PROM hebben n deze heeft 8 geheugenplaatsen, die elk 4 bits bevatten n het IC zal drie adrespinnen en vier datapinnen hebben n Gebruik als functiegenerator: l de ingangsvariabelen worden aange- sloten op de adrespennen C B A l de gewenste functie (per data-uitgang) moet geprogrammeerd worden in de PROM l vb. D 3 = C.B.A 0 0 0 0 0 0 0 1 l vb. D 2 = C+B+A D 2 = C+B+A 0 1 1 1 1 1 1 1 Als A=1 of als B=1 of als C=1 zal D 2 = 1 zijn ; d.i. een OR-functie

6 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 5 DIA 5 PROM als functie-generator n Veronderstel dat we een 8*4 PROM hebben n deze heeft 8 geheugenplaatsen, die elk 4 bits bevatten n het IC zal drie adrespinnen en vier datapinnen hebben n Gebruik als functiegenerator: l de ingangsvariabelen worden aange- sloten op de adrespennen C B A l de gewenste functie (per data-uitgang) moet geprogrammeerd worden in de PROM l vb. D 3 = C.B.A 0 0 0 0 0 0 0 1 l vb. D 2 = C+B+A 0 1 1 1 1 1 1 1 vb. 0 1 1 0 1 0 0 1

7 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 6 DIA 6 PROM als functie-generator n Veronderstel dat we een 8*4 PROM hebben n deze heeft 8 geheugenplaatsen, die elk 4 bits bevatten n het IC zal drie adrespinnen en vier datapinnen hebben n Gebruik als functiegenerator: l de ingangsvariabelen worden aange- sloten op de adrespennen C B A l de gewenste functie (per data-uitgang) moet geprogrammeerd worden in de PROM l vb. D 3 = C.B.A 0 0 0 0 0 0 0 1 l vb. D 2 = C+B+A 0 1 1 1 1 1 1 1 vb. 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 1

8 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 7 DIA 7 PROM als functie-generator n Deze geprogrammeerde 8*4 PROM bevat dus deze vier (willekeurige) functies: en komt dus overeen met deze hardware: C B A 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0

9 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 8 DIA 8 Een PROM als AND- en OR-matrix beschouwd n De adresdecoder is een volledig uitgedecodeerde AND-matrix voor (hier:) drie ingangen Is er geen eenvoudigere notatie mogelijk ?

10 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 9 DIA 9 Een PROM als AND- en OR-matrix beschouwd n De adresdecoder is een volledig uitgedecodeerde AND-matrix voor (hier:) drie ingangen JA ! Vereenvoudigde notatie

11 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 10 DIA 10 Vereenvoudigde tekenwijze bij PLD’s n Elke ingangslijn komt binnen via een buffer/inverter, zodat het signaal intern zowel gewoon als geïnverteerd ter beschikking is drie afzonderlijke lijnen naar drie individuele ingangspinnen ! n We tekenen niet meer de individuele ingangslijnen naar een poort. In plaats daarvan tekenen we aansluitings- punten op één gemeenschappelijke lijn. In werkelijkheid blijft er uiteraard wel een aparte aansluitingsdraad lopen van ieder knooppunt naar een (andere) ingang van de poort !!! !!

12 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 11 DIA 11 Een PROM als AND- en OR-matrix beschouwd n De adresdecoder is een volledig uitgedecodeerde AND-matrix n De geprogrammeerde inhoud vormt (per uitgangslijn) een OR-functie : D 0 wordt in dit voorbeeld logisch 1 als de adreslijnen de combinatie voor S1 vormen of S3 of S6 of S7

13 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 12 DIA 12 Een PROM als AND- en OR-matrix beschouwd Adresdecoder = volledig uitgedecodeerde (vaste) AND-matrix Uitgang = vrij programmeerbare OR-matrix

14 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 13 DIA 13 PROM als functie-generator n is ideaal als we een aantal functies moeten realiseren van dezelfde (en liefst: alle) ingangsvariabelen Voorbeeld: 7-segment decoder (mèt hexadecimale codes) Voorbeeld in detail Voorbeeld overslaan Minimaal benodigde ROM: l 4 adresingangen l voor de vier ingangsbits l 7 data-uitgangen l voor de 7 individuele segmentjes, dus 7 functies van dezelfde vier ingangsvariabelen l praktisch: meestal *8

15 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 14 DIA 14 PROM als 7-segment decoder abcdefgabcdefgabcdefgabcdefgabcdefgabcdefgabcdefgabcdefg Identificatie van de segmentjes : abcdefg a b c d e f g

16 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 15 DIA 15 PROM als 7-segment decoder : 0 D C B A abcdefg 1111110 0 0 0 0 abcdefg NC = Not Connected abcdefg 7

17 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 16 DIA 16 PROM als 7-segment decoder : 1 D C B A abcdefg 1111110 abcdefg 0 0 0 1 0110000 abcdefg

18 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 17 DIA 17 PROM als 7-segment decoder : 2 D C B A abcdefg 1111110 abcdefg 0 0 1 0 0110000 abcdefg 1101101

19 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 18 DIA 18 PROM als 7-segment decoder : 3 D C B A abcdefg 1111110 abcdefg 0 0 1 1 0110000 abcdefg 1101101 1111001

20 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 19 DIA 19 PROM als 7-segment decoder : 4 D C B A abcdefg 1111110 abcdefg 0 1 0 0 0110000 abcdefg 1101101 1111001 0110011

21 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 20 DIA 20 PROM als 7-segment decoder : 5 D C B A abcdefg 1111110 abcdefg 0 1 0 1 0110000 abcdefg 1101101 1111001 0110011 1011011

22 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 21 DIA 21 PROM als 7-segment decoder : 6 D C B A abcdefg 1111110 abcdefg 0 1 1 0 0110000 abcdefg 1101101 1111001 0110011 1011011 1011111

23 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 22 DIA 22 PROM als 7-segment decoder : 7 D C B A abcdefg 1111110 abcdefg 0 1 1 1 0110000 abcdefg 1101101 1111001 0110011 1011011 1011111 1110000

24 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 23 DIA 23 PROM als 7-segment decoder : 8 D C B A abcdefg 1111110 abcdefg 1 0 0 0 0110000 abcdefg 1101101 1111001 0110011 1011011 1011111 1110000 1111111

25 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 24 DIA 24 PROM als 7-segment decoder : 9 D C B A abcdefg 1111110 abcdefg 1 0 0 1 0110000 abcdefg 1101101 1111001 0110011 1011011 1011111 1110000 1111111 1111011

26 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 25 DIA 25 PROM als 7-segment decoder : A D C B A abcdefg 1111110 abcdefg 1 0 1 0 0110000 abcdefg 1101101 1111001 0110011 1011011 1011111 1110000 1111111 1111011 1110111

27 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 26 DIA 26 PROM als 7-segment decoder : b D C B A abcdefg 1111110 abcdefg 1 0 1 1 0110000 abcdefg 1101101 1111001 0110011 1011011 1011111 1110000 1111111 1111011 1110111 0011111

28 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 27 DIA 27 PROM als 7-segment decoder : C D C B A abcdefg 1111110 abcdefg 1 1 0 0 0110000 abcdefg 1101101 1111001 0110011 1011011 1011111 1110000 1111111 1111011 1110111 0011111 1001110

29 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 28 DIA 28 PROM als 7-segment decoder : d D C B A abcdefg 1111110 abcdefg 1 1 0 1 0110000 abcdefg 1101101 1111001 0110011 1011011 1011111 1110000 1111111 1111011 1110111 0011111 1001110 0111101

30 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 29 DIA 29 PROM als 7-segment decoder : E D C B A abcdefg 1111110 abcdefg 1 1 1 0 0110000 abcdefg 1101101 1111001 0110011 1011011 1011111 1110000 1111111 1111011 1110111 0011111 1001110 0111101 1001111

31 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 30 DIA 30 PROM als 7-segment decoder : F D C B A abcdefg 1111110 abcdefg 1 1 1 1 0110000 abcdefg 1101101 1111001 0110011 1011011 1011111 1110000 1111111 1111011 1110111 0011111 1001110 0111101 1001111 1000111

32 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 31 DIA 31 PROM als functie-generator n Ideaal als we een aantal functies moeten realiseren van dezelfde ingangsvariabelen n Niet zo ideaal als de te realiseren functie(s) niet alle ingangsvariabelen omvat(ten) D C B A B.A 1 0 0 0 F = B.A D.C. B.A 1 0 0 0 D.C. B.A 1 0 0 0 D.C. B.A 1 0 0 0 D.C. l Stel dat opnieuw de variabelen D, C, B en A zijn aangesloten op de adresingangen l Veronderstel dat we de functie F = B.A willen realiseren l In de veronderstelling dat de variabelen D en C steeds 0 zijn, moeten we dus slechts vier plaatsen invullen in de ROM l Omdat D en C in realiteit echter niet steeds 0 zullen zijn, moeten we deze groep nog drie maal moeten herhalen in de ROM, namelijk bij de overige combinaties van D en C !

33 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 32 DIA 32 PROM als functie-generator n Ideaal als we een aantal functies moeten realiseren van dezelfde ingangsvariabelen n Niet zo ideaal als de te realiseren functie(s) niet alle ingangs-variabelen omvat(ten) : tweede voorbeeld n Stel dat we twee functies wensen te realiseren met één enkele PROM : X = f 1 (A,B,S) en Y = f 2 (C,D,E,S) n S is bijvoorbeeld een gemeenschappelijke noodstop, verder zijn beide functies onafhankelijk van elkaar n De waarheidstabel voor X omvat 8 combinaties (drie variabelen), die voor Y omvat er 16 (vier variabelen) n De benodigde PROM moet 6 adresingangen hebben (in totaal zijn er zes verschillende variabelen) en twee data-uitgangen: PROM64*2 n Alhoewel de twee functies samen slechts voor 24 verschillende combinaties worden gedefinieerd, zullen we in onze PROM toch 64 verschillende geheugenlocaties moeten programmeren!

34 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 33 DIA 33 PROM als functie-generator l Niet zo ideaal als de te realiseren functie(s) niet alle ingangsvariabelen omvat(ten) n Dit leidt tot veel redundantie in de ROM (= overtollige informatie) n De oorzaak hiervan ligt in de volledig uitgedecodeerde adresdecoder l hier worden immers steeds àlle combi- naties van àlle ingangen gerealiseerd l we kunnen geen variabelen uitsluiten (als “don’t care” merken) l we komen tot een meer flexibel systeem als we zelf kunnen bepalen welke variabelen wèl en welke nièt deel uitmaken van een bepaalde minterm; in dit geval zou de AND-matrix dus ook programmeerbaar moeten worden! VAST

35 SPLD : Simple Programmable Logic Devices Dirk Smets KHLim - dep. IWT Digitale Elektronica Programmeerbare Logica DIA 34 DIA 34 PROM als functie-generator l Niet zo ideaal als de te realiseren functie(s) niet alle ingangsvariabelen omvat(ten) l Daarom: andere oplossingen gewenst ! n deze worden behandeld in de volgende module