GUÍA 21-09-26 Sistemas Embebidos

LA207 · lunes 21/09/2026 · 18:00-19:40 · Sesión 7

Unidad 2 · Dispositivos complejos y arreglos de compuertas programables

CPLD

Un CPLD es un conjunto de bloques tipo PAL conectados por una matriz de interconexión central. Al ser la interconexión centralizada, los retardos son predecibles y casi uniformes.

• Capacidad: miles de compuertas equivalentes.
• Configuración no volátil: arranca funcionando, sin necesidad de cargar nada.
• Retardo determinista, lo que simplifica el cierre de tiempos.
• Poca memoria interna.

FPGA

La arquitectura cambia por completo: en vez de matrices de suma de productos hay una malla de bloques lógicos pequeños con interconexión distribuida y programable.

EL BLOQUE LÓGICO

• LUT — tabla de consulta que implementa cualquier función de sus entradas, típicamente 4 o 6. Es memoria usada como lógica.
• Flip-flop asociado, con multiplexor para elegir salida registrada o combinacional.
• Lógica de acarreo dedicada, que hace rápidos los sumadores.

POR QUÉ LA LUT LO CAMBIA TODO

Una LUT de 4 entradas implementa cualquiera de las 65 536 funciones posibles de 4 variables, con el mismo retardo. La complejidad booleana de la función deja de importar: lo que importa es cuántas entradas tiene. Minimizar deja de ser el objetivo central y pasa a serlo la estructura del diseño.

RECURSOS DEDICADOS

• Bloques de RAM distribuidos por el dispositivo.
• Multiplicadores o bloques DSP en hardware.
• Gestores de reloj: PLL y DLL para generar y ajustar frecuencias.
• Bloques de entrada y salida configurables por estándar eléctrico.

CONFIGURACIÓN VOLÁTIL

La FPGA pierde su configuración al apagarse y debe recargarla al arrancar desde una memoria externa. Es una diferencia práctica importante frente al CPLD y hay que preverla en el diseño del sistema.

CÓMO ELEGIR

• Lógica pequeña, arranque inmediato, retardo predecible: CPLD.
• Alta capacidad, memoria interna, aritmética intensiva: FPGA.

TAREA

Sintetizar un mismo diseño para CPLD y para FPGA en Quartus y comparar el reporte de recursos y de retardos.