Tự làm chip điện tử của bạn!

Mục lục

1. Giới thiệu về kiến trúc PLD
2. Sự khác biệt giữa PALs, GAL và CPLD
3. Lợi ích và ứng dụng của PLD
4. Các bước để lập trình một chip PLD
5. Xây dựng mạch lập trình PLD với Arduino
6. Mua chip PLD và các linh kiện liên quan
7. Sử dụng CUPL để lập trình PLD
8. Xác định chuẩn JDEC và cách biên dịch PLD
9. Lập trình mạch đếm sử dụng PLD
10. Thông tin thêm và tài nguyên hữu ích

💡 Giới thiệu về kiến trúc PLD

Trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, chúng ta thường cần xây dựng mạch logic để thực hiện các chức năng cụ thể. Và điều đó thường đòi hỏi sự kết hợp của nhiều cổng logic khác nhau như AND, OR và NOT. Để tiết kiệm thời gian và công sức, chúng ta có thể sử dụng chiptập hợp khả lập in tử (PLD - Programmable Logic Device). PLD là loại IC có khả năng lập trình với các hàm logic riêng lẻ, cho phép thực hiện mạch logic phức tạp chỉ với một chip duy nhất.

💡 Sự khác biệt giữa PALs, GAL và CPLD

• PALs (Programmable Array Logic): Là kiểu PLD được phát triển từ những năm 1970. Ban đầu, chúng chỉ có thể lập trình một lần, nhưng sau đó đã xuất hiện Pal có khả năng xóa bằng tia cực tím (UV erasable PAL) và PAL có khả năng xóa điện (electrically erasable PAL). Tuy nhiên, PAL có nhược điểm là bạn cần chọn giữa 4 loại với logic đầu ra khác nhau.

• GAL (Generic Array Logic): GAL là một loại chiptương tự như E PAL từ Lattice vào năm 1984. GAL cho phép mô phỏng tất cả các PAL có đầu ra logic cứng nếu được lập trình đúng. Ngoài ra, còn có những nhà sản xuất khác trên thị trường như CMOS Technology và Atmel đã sản xuất các phiên bản tương tự GAL.

• CPLD (Complex Programmable Logic Device): CPLD cũng là một loại PLD nhưng mạnh mẽ hơn, cho phép thực hiện ngay cả việc xây dựng các vi mạch phức tạp. Có Hai phiên bản phổ biến là GAL16v8 và ATF16v8, với số lượng chân vào và ra khác nhau.

💡 Lợi ích và ứng dụng của PLD

PLD mang lại nhiều lợi ích và ứng dụng quan trọng trong thiết kế mạch logic, bao gồm:

• Tiết kiệm thời gian và công sức: Thay vì xây dựng mạch logic từ các cổng logic riêng lẻ, PLD cho phép chúng ta lập trình chức năng logic vào một IC duy nhất, tiết kiệm thời gian và công sức trong việc xây dựng mạch.

• Xây dựng mạch nhỏ gọn: PLD rất hữu ích cho việc xây dựng các mạch nhỏ gọn như mạch glue logic hoặc các mạch logic đơn giản hơn.

• Tích hợp vi mạch phức tạp: Đối với các ứng dụng logic phức tạp hơn, chúng ta có thể sử dụng CPLD hoặc FPGA để xây dựng ngay cả các vi mạch chứa toàn bộ vi điều khiển.

• Linh hoạt và dễ dàng thay đổi: PLD có thể được lập trình lại để thay đổi chức năng logic của mạch, điều này mang lại tính linh hoạt và sự dễ dàng trong việc chỉnh sửa và cải thiện mạch.

• Ứng dụng trong nhiều lĩnh vực: PLD được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực cơ điện tử, nhúng, viễn thông và nhiều lĩnh vực khác đòi hỏi tính linh hoạt và độ tin cậy cao.

💡 Các bước để lập trình một chip PLD

Để lập trình một chip PLD, bạn cần tuân thủ các bước sau:

1. Lựa chọn loại chip PLD phù hợp với yêu cầu của mạch logic bạn muốn xây dựng.

2. Xác định chức năng logic của mạch và tạo công thức hợp lý cho chúng.

3. Sử dụng phần mềm lập trình PLD như CUPL để biên dịch công thức logic và tạo tệp JDEC chứa các thông tin liên quan.

4. Chuẩn bị mạch lập trình PLD, chẳng hạn như sử dụng Arduino và mạch nạp tự chế.

5. Sử dụng tệp JDEC và mạch lập trình để lập trình chip PLD.

6. Kiểm tra và xác nhận rằng việc lập trình đã thành công và mạch hoạt động đúng như mong đợi.

7. Sử dụng chip PLD đã lập trình vào mạch logic của bạn và hoàn thiện dự án.

💡 Xây dựng mạch lập trình PLD với Arduino

Nếu bạn muốn xây dựng mạch lập trình PLD với ít công sức và chi phí, bạn có thể sử dụng Arduino và một số linh kiện đơn giản. Dưới đây là sơ đồ mạch lập trình PLD với Arduino:

Để xây dựng mạch này, bạn cần theo các bước sau:

1. Kết nối các linh kiện như hình trên. Hãy đảm bảo rằng bạn đã hiểu chính xác các chân và cách kết nối chúng.

2. Tải xuống mã nguồn Arduino từ Github và tải lên Arduino của bạn.

3. Sử dụng phần mềm lập trình PLD như CUPL để biên dịch tệp JDEC của bạn.

4. Kết nối mạch lập trình và chip PLD của bạn, và chạy mã Arduino để bắt đầu quá trình lập trình.

💡 Mua chip PLD và các linh kiện liên quan

Để mua chip PLD và các linh kiện liên quan, bạn có thể tham khảo các nhà cung cấp linh kiện điện tử trực tuyến hoặc cửa hàng địa phương. Dưới đây là một số nhà cung cấp linh kiện phổ biến:

1. Digi-Key
2. Mouser Electronics
3. RS Components
4. Arrow Electronics

Hãy đảm bảo rằng bạn chọn chính xác phiên bản chip PLD phù hợp với yêu cầu của mạch logic bạn muốn xây dựng.