7/26/2019 Tecnologas de Programacin en Las Fpga

1/7

ESCUELA SUPERIOR POLITCNICADE CHIMBORAZO

FACULTAD DE INFORMTICA Y ELECTRNICA

ESCUELA DE INGENIERIA ELECTRNICA ENCONTROL Y REDES INDUSTRIALES

ASIGNATURA: SISTEMAS EMBEBIDOS

PROFESOR: ING.

NOMBRE:CODIGO:

OMysw

CONSULTA:

TECNOLOGAS DE PROGRAMACIN EN LAS FPGA

7/26/2019 Tecnologas de Programacin en Las Fpga

2/7

PERIODO: SEPTIEMBRE 2014 FEBRERO201

INTRODUCCN

Una FPGA (del ingls Field Programmable Gate Array) es un dispositivosemiconductor que contiene bloques de lgica cuya interconexin yfuncionalidad se puede programar !a lgica programable puedereproducir desde funciones tan sencillas como las llevadas a cabo por unapuerta lgica o un sistema combinacional "asta comple#os sistemas en un c"ip

!as FPGA$s se utili%an en aplicaciones similares a los A&'$s (circuitointegrado para aplicaciones especficas en sus siglas en ingls) sinembargo son m*s lentas+ tienen un mayor consumo de potencia y nopueden abarcar sistemas tan comple#os como ellos A pesar de esto+ las

FPGA,s tienen las venta#as de ser reprogramables (lo que a-ade una enormeflexibilidad al flu#o de dise-o)+ sus costes de desarrollo y adquisicin sonmuc"o menores para peque-as cantidades de dispositivos y el tiempo dedesarrollo es tambin menor

HISTORIA

!as FPGA,s fueron inventadas en el a-o ./01 por 2oss Freeman y

3ernard 4ondersc"mitt+ co5fundadores de 6ilinx+ y surgen como unaevolucin de los P!7$s+ son el resultado de la convergencia de dos

7/26/2019 Tecnologas de Programacin en Las Fpga

3/7

tecnologas diferentes+ los dispositivos lgicos programables (P!7$s5Programmable !ogic 7evices5) y los circuitos integrados de aplicacinespecfica (A&' 5application5specific integrated circuit)

!a "istoria de los P!7,s comen% con los primeros dispositivos P289

(Programmable 2ead58nly 9emory) y se les a-adi versatilidad con losPA! (Programmable Array !ogic) que permitieron un mayor n:mero deentradas y la inclusin de registros5 ;l primer fabricante de estosdispositivos fue 6ilinx+ cuyos dispositivos se mantienen como uno de losm*s populares en compa-as y grupos de investigacin 8tros vendedoresen este mercado son Atmel+ Altera+ A97 y 9otorola

CARACTERISTICAS

!os bloques lgicos programables de una FPGA pueden ser interconectados

seg:n las necesidades de la aplicacin con la cual se desea traba#ar+ de estamanera el programador puede traba#ar con una FPGA como un sistema que seadecua a las necesidades de la aplicacin

9uc"as FPGA modernas soportan la reconfiguracin parcial del sistema+permitiendo que una parte del dise-o sea reprogramada+ mientras las dem*spartes siguen funcionando ;ste es el principio de la idea de la

7/26/2019 Tecnologas de Programacin en Las Fpga

4/7

;stado inicial del enlace por fusible

uando se quiere programar el dispositivo+ se eligen las conexiones quequieren ser desactivadas y mediante la aplicacin de volta#e y corriente alta en

el terminal que desea ser removido se puede remover esa conexin &inembargo este proceso es irreversible ya que una ve% destruido el enlace no sepuede reconstruir+ esto da como resultado dispositivos 8=P Una ve% reali%adoel proceso de programacin las conexiones quedan como lo demuestra lafigura siguiente

;nlace por fusible programado

TECNOLOGA DE ENLACE ANTI-FUSIBLE (ANTIFUSE)

;sta es una alternativa a la tecnologa de enlace por fusible que se acaba demencionar+ pero en este caso en lugar de que todos los enlaces estnconectados+ estos se encuentran abiertos+ debido a una altsima resistencia encada conexin Para programar se debe aplicar un alto volta#e y corriente en laentrada de la conexin que se desea activar+ esto ocasiona que se cree uncamino entre dos capas de silicio antes separadas por silicio no cristalino+permitiendo as un camino de conduccin

Al igual que en el enlace por fusible+ este tipo de alternativa no permite unareprogramacin del dispositivo ya que el camino creado no puede ser disuelto&in embargo esto puede ser muy :til

TECNOLOGA EPROM

!a tecnologa ;P289 (;rasable Programmable 2ead 8nly 9emory)+ se "i%ofamosa ya que permita ser programada y borrada cuantas veces se requiriera&u funcionamiento se logra gracias a un transistor tipo ;P289 el cual+ a

diferentes de un 98& normal+ posee una segunda puerta como lo muestra lafigura que en su estado inicial no afecta el funcionamiento normal del transistor

=ransistor ;P289

7/26/2019 Tecnologas de Programacin en Las Fpga

5/7

Para programar el transistor+ se requiere la aplicacin de un volta#e alto entrepuerta y drenador+ esto obliga a los electrones de las capas de xido queseparan las dos puertas a dirigirse "acia la puerta flotante de#ando una carganegativa en ella que interrumpe el funcionamiento del transistor ;sta cargapuede llegar a permanecer "asta die% a-os

Para restablecer el funcionamiento del transistor+ es necesario aplicar radiacinultravioleta lo que descarga la puerta flotante+ los integrados ;P289 vienencon una ventana que permite que estos rayos entren+ sin embargo aqu esdonde se encuentra una de las mayores desventa#as de esta tecnologa+ laenerga necesaria para descargar la puerta es alta por lo tanto la exposicin alos rayos U4 debe ser larga y adem*s este tiempo se incrementa cuando ladensidad de transistores lo "ace

TECNOLOGA FLASH

!os FPGA5Flas"+ tienen como venta#a lo me#or del FPGA5&2A9 y del FGPA5Anti5Fuse+ son reprogramables y no son vol*tiles &in embargo todava soncaros+ ya que usan una tecnologa m*s cara que la &2A9+ y las celdas F!A&>se usan no solo para guardar la configuracin en si del FPGA+ sino quetambin para todo lo que es ruteo+ lo que "ace que la cantidad de celdasF!A&> por FPGA sea un gran n:mero !os procesos de fabricacin de celdasF!A&> recin a"ora son m*s comunes

Actualmente en el mercado est*n apareciendo m*s opciones de estosdispositivos+ sobre todo en los tama-os de FPGA,s medianos5c"icos+ pero

como la competencia es muy grande y a veces centavos marcan la diferencia+la demanda todava no es considerable 8tra desventa#a para los FPGA,sF!A&> es que el proceso de reconfiguracin toma varios segundos

!a Figura detalla la estructura de una celda F!A&> de la empresa A=;!+ quele llama F!A&> &?itc" Usa dos transistores que comparten la compuertaflotante+ la que almacena la informacin de configuracin Uno es el transistorde sensado+ el cual slo se usa para escribir y verificar la tensin de compuertaflotante ;l otro es el transistor de conexin (s?itc"ing) ;sta celda puede serusada en el FPGA para conectar@separar rutas de conexiones o para configurarla lgica

7/26/2019 Tecnologas de Programacin en Las Fpga

6/7

TECNOLOGA RAM

!amemoria de acceso aleatorio(2andom Access 9emory+2A9) se utili%a

como memoria de traba#o decomputadoraspara elsistema operativo+

losprogramasy la mayor parte delsoft?are

;n la 2A9 se cargan todas las instrucciones que e#ecutan launidad central de

procesamiento(procesador) y otras unidades de cmputo

&e denominan de acceso aleatorioB porque se puede leer o escribir en unaposicin de memoria con un tiempo de espera igual para cualquier posicin+ no

siendo necesario seguir un orden para acceder (acceso secuencial) a la

informacin de la manera m*s r*pida posible

7urante el encendido de la computadora+ la rutinaP8&=verifica que los

mdulos de 2A9 estn conectados de manera correcta ;n el caso que no

existan o no se detecten los mdulos+ la mayora de tar#etas madres emiten

una serie de sonidos que indican la ausencia de memoria principal =erminado

ese proceso+ la memoria3'8&puede reali%ar un test b*sico sobre la memoria

2A9 indicando fallos mayores en la misma

TECNOLOGA ROM

!amemoria de solo lectura+ conocida tambin como289(acrnimo en ingls

deread5only memory)+ es un medio de almacenamiento utili%ado en

ordenadores y dispositivos electrnicos+ que permite solo la lectura de la

informacin y no su escritura+ independientemente de la presencia o no de una

fuente de energa

https://es.wikipedia.org/wiki/Computadorahttps://es.wikipedia.org/wiki/Computadorahttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_operativohttps://es.wikipedia.org/wiki/Programa_inform%C3%A1ticohttps://es.wikipedia.org/wiki/Programa_inform%C3%A1ticohttps://es.wikipedia.org/wiki/Softwarehttps://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_central_de_procesamientohttps://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_central_de_procesamientohttps://es.wikipedia.org/wiki/POSThttps://es.wikipedia.org/wiki/POSThttps://es.wikipedia.org/wiki/POSThttps://es.wikipedia.org/wiki/BIOShttps://es.wikipedia.org/wiki/BIOShttps://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_operativohttps://es.wikipedia.org/wiki/Programa_inform%C3%A1ticohttps://es.wikipedia.org/wiki/Softwarehttps://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_central_de_procesamientohttps://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_central_de_procesamientohttps://es.wikipedia.org/wiki/POSThttps://es.wikipedia.org/wiki/BIOShttps://es.wikipedia.org/wiki/Computadora

7/26/2019 Tecnologas de Programacin en Las Fpga

7/7

!os datos almacenados en la 289 no se pueden modificar+ o al menos no de

manera r*pida o f*cil &e utili%a principalmente en su sentido m*s estricto+ se

refiere solo a m*scara 289 5en ingls+ 92895 (el m*s antiguo tipo de estado

slido 289)+ que se fabrica con los datos almacenados de forma permanente

y+ por lo tanto+ su contenido no puede ser modificado de ninguna forma &inembargo+ las 289 m*s modernas+ como;P289yFlas" ;;P289+

efectivamente se pueden borrar y volver a programar varias veces+ aun siendo

descritos como