Présentation
Auteur(s)
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Jean-Paul DUBUS : Ingénieur du Conservatoire National des Arts et Métiers - Docteur ès Sciences Physiques, Spécialité Électronique - Professeur à l’Université des Sciences et Technologies de Lille
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Lire l’articleINTRODUCTION
Dans toute démarche de conception, le coût de l’étude ne doit pas dépasser un certain pourcentage du chiffre d’affaires. Les réalisations de systèmes spécialisés sous forme de circuits intégrés monolytiques sur un substrat (VLSI) nécessitent un coût d’étude important. Ces réalisations sont soit réservées à des fonctions standard destinées à être reproduites en très grande quantité ou réservées à de très vastes marchés, soit à des fonctions pour lesquelles le coût ne compte pas mais qui nécessitent de très hautes performances.
Cette démarche couvre un pourcentage relativement faible de l’activité de conception des systèmes électroniques.
Il existe, par contre, un pourcentage important de l’activité de conception des systèmes pour lesquels des performances moyennes suffisent sur des marchés qui représentent un nombre limité à moins de 1 000 ou 10 000 pièces. Ces systèmes sont composés d’assemblages de circuits (PLA, FPGA), constitués de composants « a priori » réunis par des réseaux de connections, que l’on modifie par programmation pour réaliser les fonctions voulues.
Nous insisterons sur les descriptions des méthodes de mise en œuvre de ces circuits programmables qui constituent les démarches de conception les plus courantes, de façon qu’elles procurent un enseignement sur les méthodes d’élaboration de l’instrumentation de mesure et en particulier la fonction comptage intégrée au sein de cette instrumentation.
l’article « Fonction comptage des appareils » fait l’objet de plusieurs fascicules :
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Fonction comptage des appareils- Bascules et compteurs Bascules et compteurs ;
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[R 514] Logiques câblées et programmées.
Les sujets ne sont pas indépendants les uns des autres.
Le lecteur devra assez souvent se reporter aux autres fascicules.
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2. Méthodologie de conception des circuits numériques par FPGA
D’autres structures de base que les PLA décrits paragraphe 1.1, permettant de réaliser des architectures arithmétiques et logiques, sont concevables comme notamment la structure de la figure 8.
Elle représente le schéma de principe simplifié d’un système appelé « bloc logique configurable » (CLB : Configurable Logic Block ).
Une telle structure permet la réalisation de n’importe quelle fonction logique entrant dans la réalisation de n’importe quelle architecture arithmétique et logique par association de son fonctionnement à ceux d’autres blocs d’un réseau [14].
Chaque CLB est composé de deux générateurs de fonctions logiques combinatoires à 4 entrées G1-G4 et F1-F4 et une sortie G’ et H’. Chaque générateur permet la réalisation des 24 ! fonctions logiques possibles à 4 variables. Un troisième générateur permet de réaliser sur sa sortie H’ les 23 ! fonctions logiques des trois variables G’, H’, et H1 .
Par multiplexage, les sorties F’ ou H’ peuvent être connectées à la sortie X et les sorties G’ ou H’ à la sortie Y. Les sorties H’, G’, F’ et DIN (Direct-In ) peuvent être multiplexées indépendamment sur les entrées D des deux bascules D. Les signaux d’horloge appliqués aux bascules sont rendus actifs ou inactifs par la commande EC (Clock Enable ). Les bascules sont remises à zéro ou à un par commande de la ligne S/R. Les lignes de commande H1 , DIN, S/R, et EC sont connectées par multiplexage de façon arbitraire aux entrées C1-C4 . Les différents multiplexeurs qui déterminent le fonctionnement de chaque CLB sont commandés par programmation externe à partir de lignes non représentées sur la figure 8.
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