¿Qué es un PLD?
Un PLD (Dispositivo Lógico Programable) es un circuito integrado cuyos circuitos lógicos internos pueden ser definidos y modificados por el usuario después de su fabricación.
En comparación con los ASICs (circuitos integrados que combinan circuitos con múltiples funciones en uno solo para aplicaciones específicas) y los ASSP (LSI con funciones y propósitos especializados en campos y aplicaciones limitados), los PLDs ofrecen mayor flexibilidad de diseño y menores costes. Por ello, se utilizan ampliamente en una gran variedad de dispositivos electrónicos.
Hay varios tipos de PLDs, como los FPGAs (Field Programmable Gate Arrays) y los CPLD (Complex Programmable Logic Devices). Los FPGA son PLD con muchos circuitos que realizan operaciones lógicas, denominados arrays de puertas. Los CPLDs tienen menos matrices de puertas que los FPGA, pero son PLDs más baratos que éstos.
Usos de los PLDs
Debido a su gran flexibilidad y eficiencia, los PLDs se utilizan ampliamente en una gran variedad de sectores. A continuación se describen casos de uso específicos.
1. El Sector de las Telecomunicaciones
En la industria de las telecomunicaciones, es habitual que los diseños de hardware cambien con frecuencia debido a la necesidad de protocolos de comunicación más diversos y rápidos. En estas circunstancias, los PLDs aprovechan su naturaleza reprogramable para permitir un rápido rediseño del hardware. Esto reduce significativamente el tiempo necesario para adaptarse a los nuevos estándares de comunicación y permite una comercialización más rápida.
2. La Industria del Automóvil
La industria del automóvil está adoptando los PLDs para acortar los ciclos de desarrollo en respuesta a la rápida evolución y estandarización de los sistemas avanzados de asistencia al conductor y las experiencias en el automóvil. Los PLDs también se utilizan para cumplir las normas de seguridad y para el control de motores y la gestión de baterías en vehículos híbridos y eléctricos.
3. La Industria de la Electrónica de Consumo
Los fabricantes de dispositivos de electrónica de consumo se enfrentan a una gran competencia y necesitan responder con rapidez a las cambiantes demandas de los consumidores. Se utilizan para soportar diversos estándares de vídeo y para añadir funciones de IA.
Principio del PLD
Los principios de los PLDs requieren comprender la estructura interna y el lenguaje de descripción de hardware. El uso de estructuras internas y HDL permite que los PLDs sean muy flexibles y eficientes, lo que los hace adaptables a una amplia gama de aplicaciones.
1. Estructura Interna de los PLDs
La estructura interna básica de un PLD consiste en puertas lógicas programables y conexiones programables para conectar estas puertas. Las puertas lógicas son dispositivos electrónicos que realizan operaciones lógicas específicas (AND, OR, etc.) sobre señales de entrada, que pueden combinarse para implementar funciones lógicas complejas.
Algunos PLDs abarcan desde dispositivos básicos a nivel de puerta (por ejemplo, matrices lógicas programables (PAL) y matrices lógicas programables (PAL)) hasta dispositivos con funciones más sofisticadas (por ejemplo, dispositivos lógicos programables complejos (CPLD) y matrices de puertas programables en campo (FPGA)). (FPGA)).
2. Lenguajes de Descripción de Hardware
Los lenguajes de descripción de hardware (HDL) se utilizan para programar los PLDs; los HDL son lenguajes de programación especiales para describir sistemas digitales y suelen utilizarse para el diseño lógico y físico.
Los HDL incluyen VHDL (en inglés: VHSIC Hardware Description Language) y Verilog, etc. Mediante los HDL, los ingenieros pueden describir con precisión el comportamiento del hardware y simular su funcionamiento. Además, la herramienta convierte esta descripción en una red de puertas lógicas, que finalmente se programan en un PLD.
Tipos de PLD
Los PLD pueden clasificarse en diferentes tipos en función de su estructura interna y su programabilidad. A continuación se enumeran los principales tipos.
1. PLA (En Inglés: Programmable Logic Device)
Un PLA es uno de los PLD más básicos: tiene una matriz de puertas lógicas que pueden programarse para realizar funciones lógicas específicas.
2. Matriz Lógica Programable (PAL)
PAL tiene una matriz AND programable y una matriz OR fija. Es adecuada para circuitos sencillos con una escala de unos cientos de puertas.
3. CPLD (Dispositivo Lógico Programable Complejo)
Los CPLDs tienen un mayor número de puertas que los PAL y son adecuados para diseñar sistemas digitales de mayor tamaño; los CPLDs tienen una mayor densidad y capacidad, lo que permite integrar varios dispositivos en uno y hacer más manejable la complejidad del sistema.
4. Matrices de Puertas Programables en Campo (FPGA)
Los FPGAs son los PLDs más sofisticados, ya que contienen hasta millones de puertas lógicas programables; los FPGAs tienen un alto grado de flexibilidad y se utilizan para diseñar y crear prototipos de sistemas digitales muy grandes.