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Neue Anforderungen aus dem "Consumer Umfeld" steigern die Komplexität von eingebetteten Systemen immer weiter, hinzu kommt ein überhitzter Bauteilemarkt.

In diesem White Paper stellen wir Ihnen drei Wege vor, die zu einer erfolgreichen und robusten Embedded-Plattform führen.

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11.01.2017 | Fachthema

Programmierbare Logik

Verwendete Tags:
Elektronik
Embedded System
Software
Technik

Programmierbare Logik

Die Sprache der Computer

Die Basis der Digitaltechnik sind die logischen Zustände 1 und 0. Durch die einfachen Verknüpfungen UND, ODER und NICHT von logischen Variablen werden komplexe digitale Systeme realisiert. Jedes Computersystem, und ist es noch so komplex, ist immer aus diesen einfachen Verknüpfungen aufgebaut. Früher waren die Systeme mit vielen elektronischen Bausteinen aufgebaut, die diese Verknüpfungen realisierten. Ich habe meine ersten digitalen Schaltungen mit diesen Bausteinen gebaut, und man konnte noch sehr schön per Messgerät feststellen, was ein UND-Gatter aus den Eingangssignalen machte.

Heutige digitale (Embedded-)Systeme bestehen aus Millionen derartiger Verknüpfungen. Ein einzelner hochintegrierter Prozessorchip kann sogar Milliarden Gatter enthalten. Eine unglaubliche Größenordnung, die mit meinen damaligen Mitteln heute nicht mehr zu bändigen wäre. Die Logik in vielen Computerchips ist zumeist fest verdrahtet, d.h. sie tut für was sie geschaffen wurde. So kann die Logik in einem Chip einen Netzwerkadapter realisieren, in einem anderen die Steuerung für eine TV-Fernbedienung. Interessant sind auch Bausteine, für die man die Logik erst erschaffen, sprich konfigurieren muss. Vor vielen Jahren wurden PAL-Bausteine erfunden (PAL = Programmable Array Logic). Dort konnte man die gewünschte Logik einmal einbrennen und sich seinen einfachen Logikchip selbst schaffen. Wie man sich vorstellen kann wuchs die Leistungsfähigkeit dieser konfigurierbaren Logikbausteine rasant. Von PAL über GALs zu PLDs und EPLDs kommt man zu heutigen FPGAs (Field Programmable Gate Arrays). Das sind Bausteine mit Millionen programmierbarer Gatter, die man nicht nur einmal „brennen“, sondern bei Bedarf wieder löschen und neu programmieren kann. Moderne FPGAs holen sich ihre Logikkonfiguration beim Einschalten aus einem Speicher, oder bekommen diese vom Prozessor geschickt. Sie können sogar im laufenden Betrieb umprogrammiert werden.

Programmierbare Logikbausteine werden heute für viele Zwecke verwendet. Von einfachen logischen Funktionen, die man bei Bedarf erweitern kann, bis zu komplexen, parallelen Signalverarbeitungssystemen reicht das Spektrum. Auch für den Prototypenbau, oder die Realisierung erweiterbarer Systeme sind programmierbare Logikbausteine bestens geeignet. Die Programmierung der Bausteine erfolgt heute mit modernen grafischen CAD Systemen. Anders wäre deren Komplexität auch nicht mehr handhabbar.

 

 

Bild: © gonin | Fotolia

 

 

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