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LES CIRCUITS LOGIQUES PROGRAMMABLES - CIRCUITS LOGIQUES... · PDF fileProgrammable ou encore P.L.D. (Programmable Logic Device). Ces circuits sont capables pour un O.T. de réaliser

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  • LES CIRCUITS

    LOGIQUES

    PROGRAMMABLES

    M. Philippe LETENNEUR Lyce M. Philippe LETENNEUR Lyce Julliot de la Julliot de la MorandireMorandireGRANVILLEGRANVILLE

  • Les Circuits Logiques Programmables (P.L.D.)

    S.T.S. GRANVILLE Philippe LETENNEUR page 2

    SOMMAIRESOMMAIRE

    I. PRSENTATION DE LA LOGIQUE PROGRAMME.I. PRSENTATION DE LA LOGIQUE PROGRAMME. ............................................................................................33

    II LA CLASSIFICATION DES PLDSII LA CLASSIFICATION DES PLDS........................................................................................................................................................33

    II.1 Liste de toutes les familles de II.1 Liste de toutes les familles de P.L.D. .............................................................................................................................................................. 33

    II.2 Rsum graphique des familles de II.2 Rsum graphique des familles de P.L.D................................................................................................................................................. 55

    III LES PALS (PROGRAMMABLE ARRAY LOGIC)III LES PALS (PROGRAMMABLE ARRAY LOGIC) ........................................................................................................66

    III.1 La symbolisation et la reprsentation.III.1 La symbolisation et la reprsentation......................................................................................................................................................... 66

    III.2 Les diffrentes structures.III.2 Les diffrentes structures. ............................................................................................................................................................................................ 77III.2.1 Structure gnrale. ...............................................................................................................7III.2.2 Combinatoire.........................................................................................................................8III.2.3 Squentielle. ..........................................................................................................................9III.2.4 Les versatiles. .....................................................................................................................10

    III.3 Les rfrences des III.3 Les rfrences des P.A.L. ............................................................................................................................................................................................ 1212

    III.4 La duplication de III.4 La duplication de P.A.L. et le bit de scurit. et le bit de scurit. .............................................................................................................................. 1313

    IV LES C.P.L.D.S (COMPLEX PROGRAMMABLE LOGIC DEVICE).IV LES C.P.L.D.S (COMPLEX PROGRAMMABLE LOGIC DEVICE).................................................1414

    V LES F.P.G.A.S (FIELDS PROGRAMMABLE GATE ARRAY).V LES F.P.G.A.S (FIELDS PROGRAMMABLE GATE ARRAY).................................................................1515

    VI LES OUTILS DE DVELOPPEMENTS.VI LES OUTILS DE DVELOPPEMENTS.................................................................................................................................1616

    VI.1 Le systme de dveloppement.VI.1 Le systme de dveloppement........................................................................................................................................................................... 1616

    VI.2 Description gnral de la chane des outils utiliss pour mettre au point des circuitsVI.2 Description gnral de la chane des outils utiliss pour mettre au point des circuitslogiques programmables.logiques programmables. .......................................................................................................................................................................................................... 2020

    VI.2.1 Pour les PALs. ....................................................................................................................20VI.2.1.1 Le programmateur...........................................................................................................20VI.2.1.2 Schma fonctionnel d'un outil de dveloppement de PAL. ........................................20

    VI.2.2 Pour les CPLDs et FPGAs.VI.2.2 Pour les CPLDs et FPGAs..................................................................................................................................................................................... 2121VI.2.2.1 Schma fonctionnel d'un outil de dveloppement de FPGA /CPLD...........................21

    VII) LEXIQUEVII) LEXIQUE ......................................................................................................................................................................................................................2222

    VIII) BIBLIOGRAPHIEVIII) BIBLIOGRAPHIE ............................................................................................................................................................................................2323

    IX) ILLUSTRATIONS .IX) ILLUSTRATIONS . ............................................................................................................................................................................................2323

  • Les Circuits Logiques Programmables (P.L.D.)

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    I. Prsentation de la Logique Programme.I. Prsentation de la Logique Programme.

    Actuellement les Objets Techniques (O.T.) utilisent de plus en plus la logiqueprogramme (P, Mmoires, C, ...). Ces structures ont besoin de s'interfacer entreelles. Elles utilisent gnralement pour raliser ces interfaces des fonctions basede fonctions logiques lmentaires, compteurs, registres , .... Le nombre de circuitsncessaires pour remplir ces fonctions peut devenir trs vite important.

    Pour diminuer les cots de fabrication, de dveloppement et de maintenance,les fabricants de circuits intgrs ont donn naissance aux Circuits LogiqueProgrammable ou encore P.L.D.P.L.D. (Programmable Programmable Logic Logic DeviceDevice).

    Ces circuits sont capables pour un O.T. de raliser plusieurs fonctionslogiques dans un seul circuit. Si ces fonctions taient ralises base circuits delogique classique, il en faudrait plusieurs circuits.

    Un autre avantage, l'volution des fonctions d'un l'O.T. s'effectue parprogrammation compare une solution classique o il faut refaire un circuitimprim si on veut modifier le fonctionnement.

    II La classification des P.L.D.II La classification des P.L.D.

    II.1 Liste de toutes les familles de II.1 Liste de toutes les familles de P.L.D.

    Les constructeurs de P.L.D.P.L.D. se livrent entre eux une guerre commerciale etsur les appellations, ce qui explique la difficult tablir la classification des P.L.D.P.L.D.

    La plus ancienne et la plus connue est certainement la famille des P.A.L.P.A.L. Lenom a t donn par la socit M.M.I (Fusion depuis avec A.M.D.), c'est uneappellation dpose, comme Walkman pour Sony ou Rfrigrateur pour Frigidaire.

    * P.A.L.P.A.L. signifie Programmable Programmable Array Array LogicLogic, c'est dire rseau logiqueprogrammable. La programmation de ces circuits s'effectue par destructionde fusibles. Une fois programms on ne peut plus les effacer. On distinguedeux sous familles:

    - Les P.A.L.P.A.L. combinatoires ou P.A.L.P.A.L. simples. Ils sont constitus defonctions de logique combinatoire.- Les P.A.L.P.A.L. registres ou F.P.L.S.F.P.L.S. Field Programmable Field Programmable LogicLogicSquencerSquencer pour squenceur logique programmable. Ils sont constitusde logique combinatoire et squentielle (Registre).

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    * Les P.A.L. P.A.L. effaables: E.P.L.D.E.P.L.D.Les E.P.L.D.E.P.L.D. Ce qui signifie Erasable Programmable Erasable Programmable Logic Logic DeviceDevice, c'est dire circuit logique programmable et effasable et qui sont aux P.A.L.P.A.L. ce quesont les U.V.P.R.OM.U.V.P.R.OM. aux P.R.O.M.P.R.O.M. Les E.P.L.D.E.P.L.D. peuvent tre effacs par U.V.ou lectriquement. Ils sont encore appels P.A.L. CMOSP.A.L. CMOS.

    * Les G.A.L.G.A.L.Les G.A.L.G.A.L. Ce qui signifie Generic Generic Array Array LogicLogic ou encore rseau logiquegnrique ce qui veut dire pas grand chose mais qui sont aux P.A.L.P.A.L. ce quesont les E.E.P.R.O.ME.E.P.R.O.M aux P.R.O.M.P.R.O.M. Le nom de G.A.L.G.A.L. a t dpos parLATTICE SEMICONDUCTOR. Leur fonctionnement est identique aux P.A.L.P.A.L.CMOSCMOS, ils sont programmables et effaables lectriquement.

    * Les C.P.L.D.C.P.L.D.Les C.P.L.D.C.P.L.D. Ce qui signifie Complex Programmable Complex Programmable Logic Logic DeviceDevice. Cescircuits sont composs de plusieurs P.A.L.s lmentaires (Par exemplelquivalent de P.A.L.s 22V10) relis entre-eux par une zone dinterconnexion.Grce cette architecture, ils permettent datteindre des vitesses defonctionnement leves (plusieurs centaine de Mhz).

    * Les L.C.A. & F.P.G.A. L.C.A. & F.P.G.A. anti-fusible.- Les L.C.A.L.C.A. Ce qui signifie Logic Logic Cell Cell ArrayArray ou encore rseau de celluleslogiques. Ces circuits sont composs de blocs logiques lmentaires de 2000 10000 portes que l'utilisateur peut interconnecter.- Les F.P.G.A.F.P.G.A. anti fusibles sont identiques aux L.C.A L.C.A sauf qu'ils permettentune plus grande intgration de portes et ils ne sont pas effaableslectriquement. Le nom anti-fusible vient de la programmation desconnexions qui s'effectue par fermeture de circuits, compar aux fusibles ol'on ouvre les circuits

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