Aufbau PLD 11
Aufbau und Möglichkeiten des Trainingsboards PLD11
Das PLD11 wurde geschaffen, um für das Experimentieren mit programmierbarer Logik insbesondere beim Erlernen von Hardwarebeschreibungssprachen wie VHDL oder Verilog eine flexible Umgebung für praktische Versuche zur Verfügung zu stellen. Das praktisch Erprobte führt bekanntermaßen ja zu einem besonders guten Lerneffekt und auch zu erwünschter persönlicher Bestätigung.
Das Trainingsboard wird aus einem stabilisierten Steckernetzteil mit einer Spannung von 5V versorgt.
Das Board enthält wahlweise einen Xilinx XC9572 oder einen XC95108 CPLD. Ein JTAG-Interface gestattet die Programmierung vom PC aus.
Für die Takterzeugung stehen ein Quarzgenerator und ein einfacher Generator für niedrige Frequenzen zur Verfügung.
16 entprellte Schalter sowie 3 Tasten (2 davon sind ebenfalls entprellt) gestatten die Eingabe von Signalen.
Für die Anzeige sind 19 LED (und eine weitere in der Reset-Taste) sowie ein 4-stelliges 7-Segment-Display vorhanden. Die einzelnen Stellen des Displays werden im Zeitmultiplex angesteuert. Ein kleiner Lautsprecher kann als akustischer Signalgeber benutzt werden.
Für spezielle fortgeschrittene Experimente stehen eine RS-232-Schnittstelle mit dem nötigen Interface für die Pegelwandlung, eine PS/2-Buchse und ein VGA-Monitor-Anschluss zur Verfügung. Für die Arbeit mit der PS/2-Buchse lassen sich sinnvolle Versuche für Datenübertragungen in beide Richtungen, aus dem Board heraus oder in das Board hinein, denken, für die Nutzung der RS-232-Schnittstelle natürlich auch.
Für den Anschluss eigener Prozesssignale kann man bis zu 5 Leitungen am VGA-Stecker nutzen, weiter 2 Anschlüsse des PS/2-Steckers (immer nur dann, falls diese nicht als VGA- bzw. PS/2-Buchse gebraucht werden), eventuell auch die 2 Eingangs- und 2 Ausgangsports der RS-232-Schnittstelle, wenn die RS-232-Pegel benutzt werden können.
Zusätzlich kann man auf die 19 Anschlüsse zugreifen, die normalerweise für die Anzeige mit den LEDs zuständig sind. Alle genannten Anschlussmöglichkeiten stehen wahlweise sowohl für Eingabe- als auch für Ausgabezwecke zur Verfügung (Ausnahme RS-232: 2 mal Eingabe, 2 mal Ausgabe).
Mit einem EEPROM, der wahlweise bestückt werden kann, kann man den schreibenden und lesenden Zugriff auf einen Speicher erproben oder man nutzt ihn als Look-up Table für alle möglichen Zwecke (Steuerungen, Zeichengenerator, Decoder usw.).
Mit der (absichtlich nicht entprellten) Reset-Taste können Experimente zur Tastenentprellung vorgenommen werden. Außerdem dient sie gemeinsam mit der zugehörigen LED zur einfachen Demonstration der Arbeit mit bidirektionalen Ports.
Mit dem PLD11 können damit kombinatorische und sequentielle Schaltungen aller Art bis hin zu State Machines ausprobiert werden.
Das PLD11 ist an vielen Stellen gegen Zerstörung etwa im Falle fehlerhafter Programmierung geschützt, allerdings ist ein absoluter Schutz des Boards und der extern angeschlossenen Hardware ohne wesentliche Einschränkungen der Flexibilität nicht zu erreichen. Deshalb sind alle entscheidenden Bauelemente gesockelt und leicht auswechselbar.
Das bringt außerdem den Vorteil mit sich, dass das PLD11 Board auch als Programmierboard für CPLDs XC9572 und XC95108 im PLCC84-Gehäuse verwendet werden kann, bevor diese CPLDs in irgendeine Zielhardware eingesetzt werden.
Eine Fehlprogrammierung wird erwartungsgemäß nicht notwendig zu Bauelementeausfällen führen, solange man sich mit den Ein- und Ausgabe- möglichkeiten zufrieden gibt, die direkt auf dem Board enthalten sind (Schalter, Tasten, LEDs, Displays, Lautsprecher).
Wenn man so weit fortgeschritten ist, dass externe Signale angeschlossen werden sollen oder das EEPROM bestückt wird, muss man allerdings genau wissen, was man tut. Das ist kein Mangel des Boards, sondern das Problem ist das gleiche, auf das man immer trifft, wenn man Elektronikkomponenten miteinander verbindet. Auch beim PLD11 und der angeschlossenen Technik haben wir es dann mit Ein- und Ausgängen zu tun, bei denen Grenzwerte wie Eingangsspannung oder Ausgangsstrom usw. nicht überschritten werden dürfen.
Es wird empfohlen, vor dem Anschluss externer Komponenten die boardinternen Testmöglichkeiten zu nutzen, um herauszufinden, ob die verwendeten Anschlüsse des CPLD nach der Implementierung des Designs wie gewünscht arbeiten.
Bei dieser Arbeitsweise wird man denkbare Fehler und ihre Auswirkungen wohl in den meisten Fällen recht wirksam vermeiden können.