Mówimy, że układy logiczne są spoiwem każdego projektu elektronicznego, ale często są one ostatnimi elementami, o których można pomyśleć przy kompletowaniu systemu. Z pewnością do wyboru jest wiele wypróbowanych i sprawdzonych standardowych układów logicznych, jednak projekty stają się coraz bardziej złożone. Wraz z nimi rośnie potrzeba integracji elementów logicznych na płytce umożliwiająca implementację większej liczby funkcji.

Inżynierowie coraz częściej wybierają programowalne układy logiczne (PLD – programmable logic devices), złożone układy PLD (CPLD – complex PLDs) lub bezpośrednio programowane macierze bramek, popularnie nazywane po prostu układami FPGA (FPGA – field-programmable gate array). Wszystkie wymienione tu układy pozwalają zmniejszyć rozmiar rozwiązania, obniżyć koszty projektowania i produkcji, zarządzać łańcuchem dostaw i przyspieszyć czas wprowadzenia produktu na rynek. Podczas projektowania urządzeń elektronicznych, w których są stosowane układy CPLD lub FPGA należy uwzględniać szereg kompromisów. Elementy te występują w różnych rozmiarach, wykonanie projektu może wymagać zaawansowanej wiedzy programistycznej.

Nowe układy PLD, takie jak zamieszczone w portfolio PLD firmy TI, integrują dziesiątki funkcji logicznych i sekwencyjnych, a także analogowych w jednej obudowie. Pozwalają zmniejszyć zarówno całkowitą powierzchnię płytki, o 90%, a nawet więcej, jak i liczbę elementów o co najmniej 80% w porównaniu z dyskretnymi implementacjami logicznymi. Na rys. 1 przedstawiono kilka funkcji TI zintegrowanych w jednej obudowie zgodnej ze standardami branżowymi.

Układ programowalny w odpowiednim rozmiarze

Oferta układów PLD firmy TI obejmuje produkty integrujące funkcje logiczne, przerzutniki typu D, układy opóźniające, generatory wzorców, liczniki, komparatory i inne. Nie trzeba już zmieniać projektów sprzętowych, aby obsłużyć inną lub nową funkcję lub parametr. Zamiast tego, do obsłużenia rozwiązania zapewniające wymaganą wydajność można użyć standardowych i konfigurowalnych elementów logicznych. Układy PLD firmy TI nie wymagają tworzenia oprogramowania ani doświadczenia w kodowaniu w języku opisu sprzętu. Na rys. 1 przedstawiono układ programowalny TPLD1201.

Rys. 1. Schemat blokowy układu programowalnego TPLD1201

Programowalny układ logiczny w standardowej obudowie

Wiele układów PLD dostępnych obecnie na rynku jest dostarczanych w obudowach przeznaczonych do konkretnych zastosowań w elektronice użytkowej. Układy PLD firmy TI są produkowane w standardowych obudowach przeznaczonych do montażu ołowiowego i bezołowiowego JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council). Są więc one łatwe do wdrażania w zastosowaniach motoryzacyjnych i przemysłowych. Oferta układów PLD firmy TI obejmuje ołowiowe obudowy w rastrze 0,5 mm, Są one łatwe w lutowaniu i prowadzeniu zautomatyzowanej kontroli optycznej w celu zapewnienia bezpieczeństwa i długoterminowej niezawodności systemów. Układy mają rozszerzony zakres temperatur od -40°C do 125°C i kwalifikację Automotive Electronics Council (AEC) Q-100.

Konfiguracja w kilka sekund

Układy PLD TI upraszczają proces programowania, wykorzystując łatwy w użyciu interfejs graficzny do konfiguracji żądanego schematu. Po zaprojektowaniu układu logicznego można tymczasowo skonfigurować urządzenie do oceny lub na stałe zaprogramować urządzenie do użytku w produkcie końcowym. Firma TI stworzyła InterConnect Studio z myślą o projektantach, umożliwiając konfigurację układów PLD TI bez doświadczenia w kodowaniu. Dzięki InterConnect Studio przejście od opracowywania i symulacji do prototypu wymaga zaledwie kilku minut.

Na rys. 2 przedstawiono projekt układu z zastosowaniem InterConnect Studio przeznaczony do aplikacji sekwencjonowania zasilania.

Rys. 2. Widok pulpitu InterConnect Studio aplikacji sekwencjonowania zasilania przy użyciu TPLD1201 firmy TI

Z menu po lewej stronie graficznego interfejsu użytkownika można dodawać różne komponenty. W tym celu należy wybierać znak plus obok elementu. Stosując metodę metodą „przeciągnij i upuść” można tworzyć proste połączenia między elementami i dostosowywać je dalej w menu poniżej głównego okna.

Po narysowaniu schematu i uruchomieniu symulacji można łatwo tymczasowo skonfigurować urządzenie za pomocą programatora TPLD i modułów ewaluacyjnych, naciskając przycisk CONFIGURE TPLD. Jeśli układ ma być zaprogramowany na stałe, można zaznaczyć pole wyboru w menu.

Podsumowanie

Obecnie projektanci mają do dyspozycji wiele programowalnych układów logicznych. Układy PLD firmy TI są dostępne w mniejszych obudowach, co przekłada się na mniejsze płytki drukowane i niższe koszty produkcji, bardzo niskie zużycie energii, mniejszą liczbę elementów logicznych, funkcjonalność analogową i łatwiejsze programowanie w porównaniu z bardziej zaawansowanymi produktami programowalnymi. Jedno jest pewne – klienci TI mają teraz więcej opcji dla używanych przez nich programowalnych układów logicznych, które spełniają wymagania projektowanych aplikacji.

Autor artykułu: Russell Crane