Réseaux logiques programmables

1. RÉSEAUX LOGIQUES
PROGRAMMABLES
PROGRAMMABLE LOGIC DEVICE
(PLD)
HAMADACHE Fouzia
09/12/2020
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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
Université de Mohamed El-Bachir El-Ibrahimi - Bordj Bou Arreridj
Faculté des Sciences et de la technologie

2. PLAN DU COURS
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• Introduction
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• Définition d’un circuit logique programmable
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• Structure générale d’un PLD
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• Les catégories de mémoires qui ont donné naissance aux
circuits programmables
5
• Utilisation des mémoires PROM pour réaliser les circuits
programmables
6
• Représentation simplifiée des PLD
7
• Types de PLD

3. INTRODUCTION
 Les méthodes de conception des fonctions logiques
étaient basées sur la logique câblée construites autour
des circuits intégrés standard TTL 74xxx ou CMOS
40xx, 45xx
 Si on veut changer la conception du circuit que doit on
faire?
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4. INCONVÉNIENTS DE LA LOGIQUE CÂBLÉE
 Fonction complexe donne un circuit encombrant
 Si on change la conception du circuit, on doit
changer le câblage de tout le circuit.
Logique programmée
S
O
L
U
T
I
O
N
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5. LOGIQUE PROGRAMMÉE
1. μ -processeurs et μ-controlleurs ont une architecture fixe et
peuvent compiler différents programmes modélisant les
fonctions logiques et ont une vitesse de traitement
lente.(traitement séquentiel).
C’est une solution software.
2. Circuits logiques programmables qui permet la réalisation
physique du circuit logique avec des interconnexion
programmables.
 Ils ont une vitesse de traitement très rapide
 On peut changer la conception du circuit sans changer le
circuit.
C’est une solution software et hardware
La complexité de ses derniers a nécessité la création d’outils
logiciels de haut niveau qui sont à la description
matérielle (schémas au niveau des portes élémentaires).
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6. DÉFINITION D’UN CIRCUIT LOGIQUE
PROGRAMMABLE
 Un circuit logique programmable est un
assemblage de cellules logiques élémentaires
dans lequel la fonction n’est pas fixée lors de la
fabrication.
 Ces cellules sont connectés par programmation
pour réaliser les fonctions logiques voulues.
 Il contient potentiellement la possibilité de
réaliser toute une classe de fonctions
combinatoire ou séquentielle.
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7. STRUCTURE GÉNÉRALE D’UN PLD
 Un PLD est un circuit intégré constitué d’une zone
d’entrée, une matrice de programmation et une
structure de sortie qui peut être programmable, on peut
aussi trouver :
 Une entrée d’horloge clock.
 Une entrée de validation des sorties trois états : OE
(Output Enable)
 Une entrée de remise à zéro des registres : RESET.
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8. CELLULES LOGIQUES DES PLDS
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Cellules logiques
Opérateurs
combinatoires
AND,OR,
OUEXCLUSIF
BUFFER TRISTATE
MULTIPLEXEUR
Op2rateurs
séquentiels
BASCULES D

9. ÉVOLUTION DES PLDS
 Avant la venue des PLDs, ils utilisaient les
mémoires PROM pour réaliser des fonctions
logiques.
 Mémoires
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Bascule
•Mémorisation de 1 bit
Registre
•Mémorisation de n bits
Mémoire
•Mémorisation de 2k
nbits


10. CARACTÉRISTIQUES DES MÉMOIRES
Volatilité
Volatile
Si une mémoires
perd son contenu
lorsque la sources
d’alimentation est
coupée
Non volatile
Si une mémoire ne
perd pas son
contenu lorsque la
sources
d’alimentation est
coupée
Mode
d’accés
lecture
Écriture
Type de
mémoires
Vives
Mortes
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11. STRUCTURE INTERNE D’UNE MÉMOIRE
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Les lignes d'adresses sont connectées aux
n entrées d'un décodeur qui sélectionne
une seule des 2n lignes du composant
mémoire. Les bits qui appartiennent à la
ligne sélectionnée sont connectés au bus
des données.

12. LES CATÉGORIES DE MÉMOIRES QUI ONT
DONNÉ NAISSANCE AUX CIRCUITS
PROGRAMMABLES
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EEPROM(Electrically EPROM)
est une EPROM qui s'efface par
des impulsions électriques. Elle
peut donc être effacée sans être
retirée de son support.
Elles sont donc bien plus
pratiques que les EPROM.
EPROM(Erasable Programmable ROM)
présentent l'avantage de pouvoir
être effacées et réécrites.
Pour effacer une EPROM il faut la
soumettre à un rayonnement
ultraviolets pendant 30 minutes
ce qui est une procédure longue
PROM(Programmable ROM)
est une ROM qui peut être
programmée une seule fois grâce à
un dispositif appelé
programmateur de PROM.
L’inconvénient majeur des
PROMs est l’impossibilité de
modifier les informations qu’elles
contiennent.

13. MÉMOIRES PROM
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PROM non programmée
Une PROM consiste en :
• un décodeur n signaux d’entrées et 2n signaux de sortie
•Un réseau d’interconnexion programmable entre 2n rangées et M
colonnes
•M portes OU à 2n entrées
Un des procédés de fabrication des
PROM utilise la méthode des fusibles :
• pour chaque bit ou nœud de la matrice,
il existe une diode et un fusible.
• initialement les fusibles sont
conducteurs, les bits sont tous à 1.
• la définition des 0 se fait à l'aide d'un
programmateur de PROM qui, en
fonction de la table de vérité, détruit les
fusibles en indiquant l'adresse du mot
contenant le bit à modifier et en injectant
un courant sur la sortie correspondante.

14. UTILISATION DES MÉMOIRES PROM POUR RÉALISER
LES IRCUITS COMBINATOIRES
 Compte tenu de leurs propriétés, les
mémoires PROM peuvent, dans certaines conditions,
remplacer un circuit combinatoire.
 En effet, si l'on assimile une adresse à un ensemble de
variables d'entrée, on peut considérer que la ou les
données obtenues en lisant la position mémoire à
l'adresse en question seront les variables de sortie du
système.
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Impléméntation
de la table de
vérité
Entrées de
la fonction
logique
Sorties de
la fonction
logique

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 En appliquant une PROM 4*2 pour réaliser la fonction XOR, il
suffit d’appliquer les entrées de la fonctions aux lignes
d’adresses , implémenter la table de vérité et la ligne de
donnée est la sortie de la fonction.
RÉALISATION DE LA FONCTION XOR PAR
EPROM 4*2
 Remarque: La sortie est un OU logique implicite

16. PLD PROGRAMMABLE LOGIC DEVICE
 L’idée de la fabrication des PLDs vient du principe
premièrement des PROM et secondo du fait que
chaque fonction logique peut être mise sous la forme
d’une somme de produit SOP.
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Réalisation
d’une fonction
logique
Matrice AND
Un ensemble
d’opérateurs ET
pour réaliser le
produit
Matrice OR
Un ensemble
d’opérateur Ou pour
réaliser le somme

17. RÉALISATIONS DES MATRICES ET , OU
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18. REPRÉSENTATION SIMPLIFIÉE DES PLD
Cette représentation
schématique demande
beaucoup d'espace pour
représenter un circuit
logique
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Forme normale Forme simplifiée
Les industriels ont adopté la
représentation simplifiée

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Connexion programmée Connexion figée

20. TYPE DE PLD
 PROM
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Y1
A
B
C

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 PLA(Programmable Logic Array)

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 PAL (Programmable Array Logic)

23. DISPOSITIFS SÉQUENTIELS
PROGRAMMABLES SPLD
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24. DISPOSITIFS LOGIQUES PROGRAMMABLES
COMPLEXES CPLD
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25. FPGA (FIELD PROGRAMMABLE GATE
ARRAY)
 FPGA marque un saut dans l’architecture et la
technologie, il désigne un circuit qui peut être
très complexe (jusqu’à cent mille portes
équivalentes)
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