Реализация автоматов управления

на программируемых логических ин­тегральных схемах

Программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС) представляют собой СБИС, в которой с помощью специальных коммутаторов объединены во­едино 2, 4, …, 8 ПЛМ. Одновременно такие ПЛИС имеют десятки управляющих триггеров и несколько многоразрядных регистров памяти, которые также с помо­щью коммутаторов можно «подсоединять» через программируемые проектиров­щиком коммутаторы практически к любым точкам комбинационных схем, фор­мируемых внутри ПЛИС. Структурная организация ПЛИС некоторых фирм не содержит в себе ПЛМ, а представляет собой упорядоченные матрицы из «универ­сальных» (перестраиваемых) наборов нескольких логических элементов (логиче­ских ячеек), программно соединяемых друг с другом по строкам и по столбцам, включая элементы памяти. Детальная структурная организация ПЛИС не сообща­ется полностью фирмами-изготовителями (Altera, Xilins и др.). Даются лишь обобщенные схемы для понимания принципа работы и существа ограничений по питанию, синхронизации и т.п. В структуру ПЛИС введено специальное ОЗУ уст­ройства управления, осуществляющее автоматическую «настройку» ПЛИС на реализацию системы булевых функций, записываемых в ОЗУ ПЛИС проектиров­щиком.

Для такой записи разработаны специальные алгоритмические языки [1, 6], при этом фирма гарантирует, что эта внутренняя коммутация осуществится опти­мально с использованием методов декомпозиционной процедуры минимизации буле­вых функций, которая является коммерческой тайной фирм.

Достоинством такого способа проектирования является то, что фирма-изго­товитель вместе с ПЛИС поставляет полный комплекс программного обеспече­ния, позволяющий:

1) «вложить» свою схему (операционный или управляющий автомат) в ПЛИС;

2) увидеть функционирование проектированной схемы на мониторе IBM;

3) найти ошибки в схеме автомата и т.д.

Объем ПЛИС по числу элементарных полупроводниковых элементов состав­ляет от 2 до 5 млн, что позволяет в одном корпусе ПЛИС собрать спецконтрол­лер, арифметико-логическое устройство, сложную систему взаимодействующих автоматов и др.

Фирмы-производители ПЛИС – имеют специальные филиалы-лаборатории в ведущих Университетах России, которые осуществляют переподготовку инжене­ров с базовым образованием в области автоматики и вычислительной техники по проектированию дискретных систем на ПЛИС*.