1 (Field Programmable Gate Array)FPGA (Field Programmable Gate Array)

2 Lógica digital configurableFPGA’s Lógica digital configurable PLA (Programmable Logic Array) PAL (Programmable Array Logic) GAL (Gate Array Logic) CPLD (Complex Programmable Logic Device) FPGA (Field Programmable Gate Array) Sistemas Digitales - FIUBA

3 FPGA’s Qué es una FPGA? Es un dispositivo semiconductor conformado por bloques de lógica, cuya interconexión y funcionalidad puede ser configurada luego de su fabricación Elementos lógicos Recursos de interconexión Celdas de E/S Sistemas Digitales - FIUBA

4 Ventajas de las FPGAs Prototipado rápido Time to market cortoCosto más bajo asociado a NRE (ingeniería no recurrente) Capacidad para reconfiguración en campo Ciclo de vida largo (reduce el riesgo de obsolescencia) Flexibilidad Posibilidad de reconfiguración del hardware sin necesidad de cambio en la placa madre del diseño que la contiene Procesamiento en paralelo Sistemas Digitales - FIUBA

5 Aplicaciones de las FPGAsComunicaciones Industria aeroespacial Procesamiento de imagen/video de alta resolución Procesamiento digital de señales Prototipado de ASICs Switches y Routers Amplificadores Lock-in Equipos médicos (Resonadores magnéticos) Sistemas Digitales - FIUBA

6 Clasificación de las FPGAsVolátiles Una vez retirada la alimentación la configuración se pierde. Para subsanar esta característica se utilizan memorias externas tipo flash para conservar la configuración, la que al momento del energizado se vuelca sobre la FPGA. No volátiles Sistemas Digitales - FIUBA

7 Empresas fabricantes de FPGAsXilinx Altera Lattice Semiconductor Microsemi (Actel) QuickLogic Sistemas Digitales - FIUBA

8 FPGA’s Generación Spartan-3 - Incluye las familias Spartan-3, Spartan-3E y Spartan-3A (Spartan-3A, Spartan-3AN, Spartan-3A DSP) - Dispositivos de la empresa Xilinx - Esta generación de FPGAs está orientada a necesidades de alto volumen, sensibles a la variable costo Sistemas Digitales - FIUBA

9 Características de la generación Spartan-3FPGA’s Características de la generación Spartan-3 Sistemas Digitales - FIUBA

10 FPGA’s Spartan-3E: Recursos La siguiente tabla muestra los diferentes recursos disponibles en una fpga Spartan-3E Cuadro extraído de “Spartan-3 Generation FPGA User Guide” Sistemas Digitales - FIUBA

11 Spartan-3E: Pines de Entrada / SalidaFPGA’s Spartan-3E: Pines de Entrada / Salida Cuadro extraído de “Spartan-3 Generation FPGA User Guide” Nota: Los valores entre paréntesis indican la cantidad de pines de solo lectura Sistemas Digitales - FIUBA

12 Spartan-3: ArquitecturaFPGA’s Spartan-3: Arquitectura Consiste de 5 elementos programables fundamentales: CLBs (Configurable Logic Blocks) IOBs (Input/Output Blocks) Block RAM Multiplicadores DCM (Digital Clock Manager) Sistemas Digitales - FIUBA

13 Spartan-3: ArquitecturaFPGA’s Spartan-3: Arquitectura CLBs Sistemas Digitales - FIUBA

14 FPGA’s Spartan-3: CLB Sistemas Digitales - FIUBA

15 Spartan-3: Diagrama simplificado de un SliceFPGA’s Spartan-3: Diagrama simplificado de un Slice Sistemas Digitales - FIUBA

16 Spartan-3: Slices dentro del CLBFPGA’s Spartan-3: Slices dentro del CLB Sistemas Digitales - FIUBA

17 FPGA’s Spartan-3: Block RAM Esta generación de FPGAs posee bloques de memoria que mediante diferentes configuraciones permiten crear RAMs, ROMs, FIFOs, LUTS grandes, buffers circulares, y registros de desplazamiento. Sistemas Digitales - FIUBA

18 Spartan-3: Ubicación de la Block RAMFPGA’s Spartan-3: Ubicación de la Block RAM Sistemas Digitales - FIUBA

19 Spartan-3: Block RAM (config. de cada bloque)FPGA’s Spartan-3: Block RAM (config. de cada bloque) Tabla extraída de “Spartan-3 Generation FPGA User Guide” Sistemas Digitales - FIUBA

20 Spartan-3: Block RAM totalFPGA’s Spartan-3: Block RAM total Tabla extraída de “Spartan-3 Generation FPGA User Guide” Sistemas Digitales - FIUBA

21 Spartan-3: Block RAM FPGA’sImagen extraída de “Spartan-3 Generation FPGA User Guide” Sistemas Digitales - FIUBA

22 FPGA’s Spartan-3: Block RAM Sistemas Digitales - FIUBA

23 Spartan-3: MultiplicadorFPGA’s Spartan-3: Multiplicador Sistemas Digitales - FIUBA

24 Spartan-3: DCM (Digital Clock Manager)FPGA’s Spartan-3: DCM (Digital Clock Manager) Sistemas Digitales - FIUBA

25 FPGA’s Spartan-3: DCM Sistemas Digitales - FIUBA

26 FPGA’s Spartan-3: DCM Sistemas Digitales - FIUBA

27 FPGA’s Spartan-3: DCM Sistemas Digitales - FIUBA

28 FPGA’s Spartan-3: IOB Sistemas Digitales - FIUBA

29 FPGA’s Spartan-3: IOB Sistemas Digitales - FIUBA

30 FPGA’s FIN Sistemas Digitales - FIUBA