Definición de PLD (Dispositivo Lógico Programable)
(Programmable Logic Device - Dispositivo Lógico Programable). Un PLD es un componente electrónico empleado para la fabricación de circuitos digitales reconfigurables.
A diferencia de las puertas lógicas, que tienen una función fija, un PLD tiene una función indefinida al momento de fabricarse. Antes de que un PLD pueda ser usado en un circuito, este puede ser programado, esto es, reconfigurado.
Los PLD actuales emplean diferentes formas de almacenar datos: antifusibles de silicio, SRAM, celdas EPROM o EEPROM y memorias Flash.
Antes de los PLD
Antes de que los dispositivos PLD fueran inventados, los chips de memorias ROM (PROM, EPROM, EEPROM) eran usados para crear funciones lógicas combinacionales arbitrarias de M entradas con N salidas, siendo este el mejor dispositivo lógico combinacional de propósito general disponible en la época. De todas maneras son circuitos más lentos que los circuitos lógicos dedicados, pueden no funcionar bien en transiciones lógicas asíncronas, consumen mucha energía, son más caros, etc. Tampoco disponen de registros de entrada o salida, así que no pueden ser usados de forma independiente para lógica secuencial (a menudo se empleaban registros TTL externos).
En cuanto a los lenguajes de programación usados, PALASM y ABEL para los dispositivos de baja complejidad, mientras que Verilog y VHDL son lenguajes populares para dispositivos complejos.
Se emplean dispositivos programadores (Ver programador (hardware)) para transferir los patrones de lógica booleana dentro de un dispositivo programable. Actualmente se emplean programadores universales que soportan diversas familias de dispositivos lógicos de diferentes fabricantes. Algunos formatos típicos usados para almacenar patrones de lógica booleana son JEDEC, Altera POF (Programmable Object File) o Xilinx BITstream.
Los primeros PLD
Los primeros dispositivos lógicos programables fueron presentados por Motorola (el XC157 en 1969), Texas Instruments (el TMS2000 en 1970, basado en las memorias ROAM de solo lectura de IBM, podía ser programado alterando la capa de metal durante la producción del circuito integrado). Justamente esta empresa comenzó a llamarlos "dispositivos lógicos programables" (Programmable Logic Array).
En 1973 National Semiconductor introdujo el DM7575, con 14 entradas y 8 salidas sin registros de memoria; este dispositivo fue la base del 82S100, producido por Signetics en 1975.
La compañía General Electric fue la primera en crear un dispositivo PLD que podía ser borrado: lanzó en 1974, junto con Monolithic Memories, el PALA (Programmable Associative Logic Array).
Dispositivos PLD destacados
* PAL (Programmable array logic)
* GAL (Generic array logic)
* CPLD
* FPGA
Un PLD es una herramienta clave en el diseño y desarrollo de circuitos digitales, ya que ofrece flexibilidad y capacidad de reconfiguración. Esto significa que un mismo PLD puede ser programado con diferentes patrones de lógica booleana para adaptarse a distintas funciones en un circuito. Esta versatilidad ha sido fundamental en el avance y la evolución de la electrónica digital.
Antes de la invención de los PLD, los diseñadores de circuitos digitales tenían que utilizar chips de memoria ROM para crear funciones lógicas combinacionales. Sin embargo, estos chips eran más lentos, menos eficientes en términos de consumo de energía y más caros que los PLD. Además, carecían de registros de entrada o salida, por lo que no eran adecuados para aplicaciones de lógica secuencial.
En cuanto a los lenguajes de programación utilizados para programar los PLD, PALASM y ABEL son comúnmente utilizados en dispositivos de baja complejidad, mientras que Verilog y VHDL son utilizados en dispositivos más complejos. Estos lenguajes permiten describir la lógica booleana de manera clara y concisa, facilitando así el proceso de programación de los PLD.
La programación de los PLD se realiza mediante dispositivos programadores, que permiten transferir los patrones de lógica booleana al dispositivo programable. Estos programadores son cada vez más versátiles y compatibles con diferentes familias de dispositivos lógicos de distintos fabricantes. También existen diferentes formatos de almacenamiento de los patrones de lógica booleana, como JEDEC, Altera POF o Xilinx BITstream, que se utilizan en función del fabricante y el modelo del PLD.
Los primeros PLD fueron presentados por Motorola y Texas Instruments en la década de 1960. Estos dispositivos pioneros permitieron la programación de la lógica booleana directamente sobre el chip, lo que supuso un avance significativo en términos de eficiencia y flexibilidad en el diseño de circuitos digitales. A lo largo de los años, se han desarrollado diferentes tipos de PLD, como PAL (Programmable Array Logic), GAL (Generic Array Logic), CPLD (Complex Programmable Logic Device) y FPGA (Field-Programmable Gate Array), cada uno con características y aplicaciones específicas.
En resumen, los PLD son componentes electrónicos fundamentales en el diseño de circuitos digitales reconfigurables. Han sido una pieza clave en el avance de la electrónica digital, ofreciendo flexibilidad, eficiencia y facilidad de programación. A lo largo de los años, han evolucionado y se han desarrollado diferentes tipos de PLD para adaptarse a diversas necesidades y aplicaciones en el campo de la electrónica.
Resumen: PLD
Un Dispositivo Lógico Programable (PLD) es un componente electrónico utilizado para crear circuitos digitales reconfigurables. A diferencia de las puertas lógicas, un PLD tiene una función indefinida al fabricarse y debe ser programado antes de ser utilizado. Existen diferentes tecnologías de almacenamiento utilizadas en los PLD actuales, como antifusibles de silicio, SRAM, celdas EPROM o EEPROM, y memorias Flash.
Los PLD han reemplazado a las memorias ROM en la creación de funciones lógicas combinacionales. Se emplean programadores para transferir los patrones de lógica booleana a los PLD, y existen diferentes formatos de almacenamiento utilizados. Motorola, Texas Instruments y National Semiconductor fueron algunas de las compañías pioneras en el desarrollo de dispositivos PLD. Algunos tipos destacados de PLD son PAL, GAL, CPLD y FPGA.
¿Cuál es la diferencia entre un PLD y un microcontrolador?
Un PLD y un microcontrolador son componentes electrónicos diferentes. Mientras que un PLD es un dispositivo lógico programable utilizado para la fabricación de circuitos digitales reconfigurables, un microcontrolador es un chip que integra en un solo circuito un microprocesador, memoria y periféricos. Los microcontroladores son utilizados para sistemas de control embebido, mientras que los PLD son utilizados para la implementación de circuitos digitales personalizados.
¿En qué aplicaciones se utilizan los PLD?
Los PLD se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones industriales y electrónicas. Son comunes en el diseño y desarrollo de dispositivos de comunicación, sistemas de control, equipos médicos, automóviles, aviones, entre otros. También son utilizados en la industria de la electrónica de consumo, como en televisores, teléfonos móviles y electrodomésticos.
¿Cómo se programa un PLD?
Para programar un PLD, se utiliza un software de diseño electrónico, como Xilinx ISE o Altera Quartus. A través de este software, se definen la estructura y el comportamiento del circuito digital que se desea implementar en el PLD. Una vez definido el diseño, se genera un archivo de programación que se carga en el PLD utilizando un programador específico.
¿Cuál es la ventaja de utilizar un PLD en lugar de circuitos digitales tradicionales?
Una de las principales ventajas de utilizar un PLD es la flexibilidad y reconfigurabilidad que ofrece. Con un PLD, es posible cambiar la funcionalidad del circuito digital sin tener que modificar o reemplazar componentes físicos. Esto permite un desarrollo más rápido y económico de sistemas digitales, ya que se pueden realizar cambios y mejoras sin la necesidad de diseñar y fabricar nuevos circuitos.
¿Cuáles son los tipos de PLD más comunes?
Los dos tipos de PLD más comunes son los CPLD (Complex Programmable Logic Device) y los FPGA (Field-Programmable Gate Array). Los CPLD son adecuados para implementaciones más pequeñas y de baja complejidad, mientras que los FPGA son más adecuados para diseños de mayor tamaño y complejidad. Ambos tipos de PLD ofrecen una programabilidad similar, pero difieren en términos de capacidad y velocidad de procesamiento.
¿Cuál es la vida útil de un PLD?
La vida útil de un PLD depende de varios factores, como la calidad del diseño, las condiciones de operación y el ciclo de vida del producto en el que se utiliza. En condiciones normales de uso, los PLD suelen tener una vida útil de varios años. Sin embargo, debido a los avances tecnológicos y la obsolescencia de los componentes, es posible que los PLD se vuelvan obsoletos antes de que alcancen su vida útil máxima. Por lo tanto, es importante tener en cuenta la disponibilidad a largo plazo de los PLD al diseñar sistemas que los utilicen.
Autor: Leandro Alegsa
Actualizado: 09-07-2023
¿Cómo citar este artículo?
Alegsa, Leandro. (2023). Definición de PLD. Recuperado de https://www.alegsa.com.ar/Dic/pld.php
