Составление принципиальной электрической схемы устройства цифровой оптимальной обработки радиолокационного сигнала, страница 2

Весьма современным и полезным представляется использование в цифровых устройствах СБИС под названием программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС). В отличие от аппаратурной реализации, устройство с ПЛИС основано не на жесткой логике, а на программируемой, что позволяет легко переналаживать систему обработки. Такая система по быстродействию сопоставима с системой на жесткой логике. В ПЛИС заложены возможности, которые позволяют превратить ее в ИС  с любой функцией цифровой логики [8].

Благодаря наличию различных систем автоматизированного  проектирования, а также структурным и технологическим  особенностям,  ПЛИС  представляют технологию рекордно-короткого цикла разработки радиоэлектронной аппаратуры. Причем весь цикл проектирования и изготовления готового устройства осуществляется самим разработчиком, что значительно снижает стоимость РЭА по сравнению с использованием, например, специализированных полузаказных ИС на базовых  матричных  кристаллах (БМК), называемые за рубежом вентильными матрицами (Gate Arrays).

БМК получили широкое распространение в 60 - 70-е годы. Бесспорным их преимуществом в то время являлось создание на их основе самых различных микросхем, конечно при наличии развитых средств проектирования. Однако, на лицо были видны и  недостатки  матричных  кристаллов.  Прежде всего речь идет о значительных сроках  и  затратах  на  проектирование специализированных ИС на основе БМК.  Эта  негативная  их  особенность послужила предпосылкой для появления нового класса  специализированных полузаказных микросхем  - ПЛИС. В  зарубежной  литературе  синонимом  ПЛИС    является    аббревиатура PLD - programmable logic devices.

ПЛИС- это интегральные микросхемы, содержащие программируемую матрицу элементов логического И (конъюнкторов), программируемую или  фиксируемую матрицу элементов логического ИЛИ (дизъюнкторов) и так называемые макроячейки (в зарубежной литературе - macrocells). Макроячейки, как правило, включают в себя триггер, тристабильный буфер и вентиль исключающее ИЛИ, управляющий уровнем активности сигнала.  Размерность  матриц и конфигурация макроячеек определяют степень интеграции и логическую мощность ПЛИС [19].

Проектирование устройств на ПЛИС сводится  к  выявлению программируемых элементов (перемычек или запоминающих ячеек), после удаления, которых в структуре схемы остаются только те связи, которые необходимы для выполнения требуемых функций. На  практике  эта  задача весьма непростая, так как современные ПЛИС  содержат  в  среднем  несколько десятков тысяч перемычек. Поэтому для проектирования обязательно  применяют  системы  автоматизированного  проектирования  (САПР ПЛИС).

Если за рубежом ПЛИС уже заняли заметное место в арсенале  разработчика РЭА, то в России и странах СНГ  эта  технология  только  начинает по-настоящему  развиваться.  Отставание  объясняется  рядом    причин. Во-первых, очень узка номенклатура ПЛИС на нашем рынке элементной  базы. Во-вторых, практическая недоступность для наших специалистов  современных зарубежных систем проектирования. В-третьих,  недостаток  информации в технической литературе о ПЛИС и методах работы с ними.

Нужно, однако, отметить, что в начале 90-х годов у нас стали  наблюдаться некоторые реальные сдвиги в применении ПЛИС на отдельных  предприятиях. Этому в первую очередь способствовало появление  отечественных ПЛИС для решения многих задач. Назовем, например, ПЛИС с  плавкими перемычками по технологии ТТЛШ, производимые в НИИМЭ в Зеленограде.  В их числе уже давно известные ПЛМ  К556РТ1, К556РТ2, К556РТ21  и  сравнительно недавно выпускаемые ИС КМ1556ХП4, КМ1556ХП6, КМ1556ХП8, КМ1556ХЛ8 являющиеся аналогами широко распространенных в мире ПЛИС семейства PAL. Сыграл определенную роль и выход на отечественный рынок фирмы INTEL, представившей в числе  своей  продукции  ПЛИС  по  технологии  КМОП  с УФ - стиранием. Наибольшую известность  получили  ПЛИС  85С060, 85С090  и 85C22V10, считавшаяся в 80-х годах мировым промышленным стандартом  на ПЛИС.