Tabla de contenido

🔸 Introduccion

Los dispositivos lógicos programables son una herramienta poderosa para el diseño de circuitos digitales. Estos dispositivos le permiten a los diseñadores implementar complejos circuitos lógicos en una sola unidad de hardware. Estos dispositivos están disponibles en diferentes formas, como SPLD, CPLD y FPGA, cada uno con sus propias características y ventajas. En esta sesión exploráremos los diferentes tipos de dispositivos lógicos programables y sus aplicaciones.

📘 Fundamento Teórico

📖 SPLD

Los dispositivos lógicos programables de nivel bajo (SPLD) son una clase de dispositivos lógicos programables que se usan principalmente para reemplazar los circuitos integrados digitales de pequeña y mediana escala (SSI MSI). Estos dispositivos se programan usando una herramienta de desarrollo para especificar la lógica que se va a implementar. Estos dispositivos permiten a los diseñadores integrar circuitos digitales complejos en un solo dispositivo con mayor flexibilidad y facilidad de programación. Estos dispositivos tienen una densidad de lógica relativamente baja, pero tienen un bajo costo y un tiempo de diseño reducido.

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ATF22V10C

📄Características clave de SPLD:

Densidad de Lógica: Baja a moderada.
Aplicaciones Típicas: Control de interfaz de hardware simple, funciones lógicas de nivel bajo o medio.
Tiempo de Diseño: Corto.
Costo: Bajo.

Microchip ATF22V10C-15PU

📖 CPLD

Los dispositivos lógicos programables de nivel complejo (CPLD) son una clase de dispositivos lógicos programables que se usan principalmente para reemplazar los circuitos integrados de pequeña, mediana escala y larga escala (SSI,MSI, LSI). Estos dispositivos se programan usando una herramienta de desarrollo para especificar la lógica que se va a implementar. Estos dispositivos ofrecen una densidad de lógica más alta que los dispositivos SPLD, permitiendo a los diseñadores implementar circuitos digitales más complejos. Estos dispositivos también tienen un costo relativamente bajo y un tiempo de diseño reducido, permitiendo a los desarrolladores completar proyectos de forma rápida y eficiente.

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📄Características clave de CPLD:

Densidad de Lógica: Moderada.
Aplicaciones Típicas: Control de sistemas medianamente complejos, procesamiento de datos lógicos de nivel medio.
Tiempo de Diseño: Corto.
Costo: Moderado.

Intel EPM240T100C5

📖 FPGA

Los dispositivos lógicos programables de campo (FPGA) se han convertido en una herramienta importante para los diseñadores de circuitos digitales que buscan una forma eficaz de implementar complejos circuitos digitales. Estos dispositivos se pueden programar usando una herramienta especial para especificar la lógica que se va a implementar. Lo que resulta atractivo para los diseñadores es la densidad de lógica muy alta que ofrecen los FPGA, lo que significa que los circuitos digitales complejos pueden ser implementados con gran facilidad. Estos dispositivos también tienen un costo relativamente alto, pero a cambio ofrecen un tiempo de diseño mínimo, lo que permite a los desarrolladores completar proyectos de forma rápida y eficiente. Además, una ventaja adicional de los FPGA es que los circuitos pueden ser modificados rápidamente después de la implementación, lo que los hace versátiles y fáciles de adaptar a las necesidades cambiantes de los proyectos.

Tienen una gran densidad y flexibildad que los CPLD y SPLD

Su reprogramación miminiza el riesgo de acabar con el ciclo de vida del desarrollo de un producto

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📄Características clave de FPGA:

Densidad de Lógica: Muy alta.
Aplicaciones Típicas: Procesamiento de señales, sistemas de procesamiento de datos de alta velocidad, aplicaciones de alto rendimiento.
Tiempo de Diseño: Corto.
Costo: Relativamente alto.

Xilinx XC3S500E-4FTG256C

📖 Comparación de SPLD, CPLD y FPGA

A continuación, se presenta una tabla de comparación entre SPLD, CPLD y FPGA para ayudar a comprender sus diferencias clave:

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Característica	SSI TTL	SPLD	CPLD	FPGA
Densidad de Lógica	Baja	Baja a Moderada	Moderada	Muy Alta
Aplicaciones Típicas	Funciones Lógicas Simples	Control de Interfaces, Lógica de Nivel Bajo o Medio	Control de Sistemas Medianamente Complejos, Procesamiento de Datos Lógicos de Nivel Medio	Procesamiento de Señales, Sistemas de Procesamiento de Datos de Alta Velocidad, Aplicaciones de Alto Rendimiento
Tiempo de Diseño	Corto	Corto	Corto	Corto
Costo	Bajo	Bajo	Moderado	Relativamente Alto
Flexibilidad	Limitada	Limitada	Moderada	Alta
Capacidad de Reconfiguración	No	Sí	Sí	Sí
Escalabilidad	Limitada	Limitada	Moderada	Alta
Consumo de Energía	Bajo	Bajo	Moderado	Variable

📖 Aplicaciones y Ejemplos

Los dispositivos lógicos programables tienen una amplia gama de aplicaciones en la industria electrónica. Algunos ejemplos incluyen:

Sistemas Embebidos: Los SPLD y CPLD se utilizan en sistemas embebidos para controlar interfaces de hardware personalizadas y lógica de control.
Comunicaciones: Los FPGA se emplean en la implementación de algoritmos de procesamiento de señales y en el diseño de moduladores/demoduladores digitales.
Instrumentación y Medición: Los dispositivos lógicos programables se utilizan en la creación de instrumentos de medición personalizados y sistemas de adquisición de datos.
Aeroespacial y Defensa: Los FPGA se encuentran en sistemas de control de vuelo, comunicaciones seguras y sistemas de radar avanzados.
Automatización Industrial: SPLD y CPLD se utilizan en el control de maquinaria y procesos industriales.
Redes de Computadoras: Los FPGA se emplean en la aceleración de funciones de red, como la administración de paquetes y la seguridad.

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🧠 Ejercicios

❓Preguntas

❗Véase también

Hello FPGA

Conceptos fundamentales de los FPGA: ¿Qué son los FPGA y por qué son necesarios?

✔️Referencias

What is an FPGA. (2021). Retrieved August 21, 2022, from Microchip.com website: https://mu.microchip.com/hello-fpga/585484
Clive "Max" Maxfield. (2019, November 14). Conceptos fundamentales de los FPGA: ¿Qué son los FPGA y por qué son necesarios? Retrieved August 21, 2022, from Digi-Key Electronics website: https://www.digikey.com.mx/es/articles/fundamentals-of-fpgas-what-are-fpgas-and-why-are-they-needed
Clive "Max" Maxfield. (2019, December 18). Conceptos fundamentales de los FPGA – Parte 2: Presentación de los FPGA de Lattice Semiconductor. Retrieved August 21, 2022, from Digi-Key Electronics website: https://www.digikey.com.mx/es/articles/fundamentals-of-fpgas-part-2-getting-started-with-lattice-semiconductor-fpgas