Eletrônica Embarcada - Aula 01 - PLD e FGPA
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Eletrônica EmbarcadaAula 1 - Considerações sobre L ógica Program ável Estruturada: Dispositivos Lógicos Program áveis
Prof. Lázaro Camargo
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Eletrônica Embarcada
“on-board electronics”
“Equipamentos eletrônicos destinados a
aplicações embarcadas em dispositivos ou
sistemas moveis ou autônomos”
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Automóveis, aeronaves, embarcações, satélites,
equipamentos médicos, equipamentos de
comunicação,
Áreas de aplica ção
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Sistemas microprocessados ou
microcontrolados são amplamente
empregados em aplicações de controle
de sistemas embarcados
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Vantagem:
Grande flexibilidade e rápido ajuste do sistema através
da programação
Desvantagem:
Perdas de tempo e atrasos que podem ser ocasionados
pelo tempos de operação destes dispositivos (busca e
processamento)
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Costa, Cesar; Projetando Controladores Digitais com
FPGA, São Paulo, Novatec, 2006
Paginas 15 a 23
Leitura Complementar: Capitulo 1 do livro
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Possibilidade do usuário “criar” seu próprio
circuito integrado digital.
Tecnologia de Dispositivos Lógicos Program áveis
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Circuitos integrados digitais padrão:
portas E, OU, NOT e Flip-Flops
Circuitos digitais de aplicações especificas:
ASIC (Application Specific Integrated Circuit)
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Implementação de fun ções com vários
componentes externos conectados para
realizar sua funcionalidade.
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ASIC (Application Specific Integrated Circuit)
� Processo de fabricação especial, extremamente caro e
de prazo de desenvolvimento longo.
� Elimina necessidade de componentes externos.
� Sua funcionalidade fica predefinida.
� Utilizados em aplicação de grande volume de produção.
Circuitos digitais de aplica ções especificas:
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� Ferramenta de desenvolvimento, Electronic Design
Automation (EDA)
� Dispositivos Lógicos Programáveis, Programmable
Logic Devices (PLD)
Tecnologia de Dispositivos Lógicos Program áveis:
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� Os PLDs são circuitos integrados que podem ser
configurados pelo próprio usuário e não
apresentam nenhuma função predefinida.
� O ciclo de projeto é menor e o custo é reduzido,
comparado com o investimento no
desenvolvimento de uma ASIC
Tecnologia de Dispositivos Lógicos Program áveis: (continuação)
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� A arquitetura de um controlador baseado em um
Dispositivo Lógico Programável permite que o
algoritmo do controle seja implementado em
Hardware, que elimina os ciclos de busca e
execução de instruções de um controlador baseado
em microcontrolador e software.
Tecnologia de Dispositivos Lógicos Program áveis: (continuação)
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� A arquitetura de um Dispositivo Lógico
Programável permite que defina-se vários blocos
de hardware que operam em paralelo e aumentam
muito a capacidade computacional
Tecnologia de Dispositivos Lógicos Program áveis: (continuação)
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Principais fabricantes:
� Altera* � Xilinx*� Atmel� Actel� Cypress� Lattice� Quicklogic* As duas fabricantes detém mais de 60% do mercado
Tecnologia de Dispositivos Lógicos Program áveis: (continuação)
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� SPLD
� CPLD
� FPGA
Tecnologia de Dispositivos Lógicos Program áveis: (continuação)
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Eletrônica Embarcada
Tecnologia SPLD (Simple Programmable Logic Device)
•Categoria de todos os pequenos PLDs como PLAs, PALs
•Características mais importantes: baixo custo e alto
desempenho
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Tecnologia SPLD (Simple Programmable Logic Device)
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Tecnologia SPLD (Simple Programmable Logic Device)
(continuação)
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� Constituídos de múltiplos SPLDs integrados em um
único chip
� Apresentam interconexões programáveis para
conectar os blocos SPLDs
� Capacidade lógica de até 50 SPLDs típicos.
Tecnologia CPLD (Complex Programmable Logic Device)
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Tecnologia CPLD (Complex Programmable Logic Device)
(continuação)
ArquiteturaCPLD MAX7000
Altera
ArquiteturaCPLD MAX7000
Altera
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ArquiteturaCPLD MAX7000
Altera
Macrocelula
ArquiteturaCPLD MAX7000
Altera
Macrocelula
Tecnologia CPLD (Complex Programmable Logic Device)
(continuação)
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�Constituídos de um arranjo de elementos de circuitos
não conectados – os blocos lógicos – e recursos de
interconexão
�Configuração: programada pelo usuário.
Tecnologia FPGA (Field Programmable Gate Array)
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Tecnologia FPGA (Field Programmable Gate Array)
(continuação)
Arquitetura de um FPGAArquitetura
de um FPGA
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� Especificação e entrada do projeto
� Síntese e mapeamento da tecnologia
� Posicionamento e roteamento
� Verificação e teste
� Programação do FPGA
Desenvolvimento de Projetos utilizando FPGA:
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Costa, Cesar; Projetando Controladores Digitais com
FPGA, São Paulo, Novatec, 2006
Paginas 27 a 43
Leitura Complementar: Capitulo 2 do livro
![Page 27: Eletrônica Embarcada - Aula 01 - PLD e FGPA](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022082204/5695d54e1a28ab9b02a4dc0c/html5/thumbnails/27.jpg)
Floyd, Thomas; Sistemas Digitais: Fundamentos e
aplicações, 9a. Edição, Bookman, Porto Alegre 2007
Páginas 621 a 659
Leitura complemetar:Tecnologias PLD e FPGA: Capitulo 11 do livro
![Page 28: Eletrônica Embarcada - Aula 01 - PLD e FGPA](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022082204/5695d54e1a28ab9b02a4dc0c/html5/thumbnails/28.jpg)
Tocci,R: Sistemas Digitais: Princípios e e aplicações,
10a. Edição, Pearson,
Leitura complemetar:Capitulo 12 – Aplica ções de um Dispositivo de L ógica Program ável
![Page 29: Eletrônica Embarcada - Aula 01 - PLD e FGPA](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022082204/5695d54e1a28ab9b02a4dc0c/html5/thumbnails/29.jpg)
EDA (Electronics Development
Automation)
Software para L ógica Program ável
![Page 30: Eletrônica Embarcada - Aula 01 - PLD e FGPA](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022082204/5695d54e1a28ab9b02a4dc0c/html5/thumbnails/30.jpg)
1. Inserção do Projeto (Formato esquem ático ou HDL)
2. Simulação funcional
3. Síntese
4. Implementação
5. Simulação de temporização
6. Programação do Dispositivo (download)
Etapas do projeto geral para programa ção de um CLPD ou FPGA
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Esquem ático
Software para L ógica Program ável
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� É uma linguagem de descrição de “hardware”, ou seja, uma forma estruturada para a descrição de circuitos digitais.
� Essa linguagem permite que o circuito eletrônico
seja descrito com sentenças, tais como em uma
linguagem de programação, possibilitando que seja
simulado e sintetizado, isto é, transformado em
portas lógicas.
Software para L ógica Program ável(continuação)
HDL (Hardware Description Language)
![Page 33: Eletrônica Embarcada - Aula 01 - PLD e FGPA](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022082204/5695d54e1a28ab9b02a4dc0c/html5/thumbnails/33.jpg)
� Aumenta a produtividade.
� É uma forma muito mais rápida para projetar circuitos
digitais
� Permite que o mesmo código seja usado com diversas
tecnologias.
� Isso garante portabilidade e longevidade para seu projeto.
� É possível testar o seu código em diversos níveis,
garantindo maior confiabilidade nos resultados.
Software para L ógica Program ável(continuação)
HDL (Hardware Description Language)
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Exemplo 1 - Uma porta AND com duas entradas ( a , b ) e saída X.
entity PORTA_E isport (a,b: in bit;
X: out bit);end PORTA_E;
architecture logica of PORTA_E isbegin
X<= a and b;end logica;
Software para L ógica Program ável(continuação)
HDL (Hardware Description Language)
![Page 35: Eletrônica Embarcada - Aula 01 - PLD e FGPA](https://reader035.fdocument.pub/reader035/viewer/2022082204/5695d54e1a28ab9b02a4dc0c/html5/thumbnails/35.jpg)
Floyd, Thomas; Sistemas Digitais: Fundamentos e
aplicações, 9a. Edição, Bookman, Porto Alegre 2007
Páginas 659 a 669
e
Páginas 684 a 694
EDA: Capitulo 11 do livro