Transcript plantillas para la unidad - instituto tecnologico de oaxaca

CURSO:
PRINCIPIOS ELECTRICOS Y APLICACIONES DIGITALES
UNIDAD 4: LENGUAJES HDL
INSTRUCTOR: MIGUEL ANGEL PEREZ SOLANO
Ingeniero en Comunicaciones y Electrónica
Instituto Tecnológico de Oaxaca
Departamento de Ingeniería Electrónica
http://solano.orgfree.com
1
© ILCEO: ING. MIGUEL ANGEL PEREZ SOLANO
ANTECEDENTES CONCEPTUALES
•
•
•
•
•
Ingresar al mundo del EDA (Electronic Design Automation).
Manejar las herramientas CAD (Computer Aided Design) para
diseño electrónico.
Conocer los lenguajes HDL (lenguajes descriptivos de hardware)
para diseño electrónico.
Manejar las tecnologías de los FPGAS de Xilinx y la
metodología para crear hardware digital.
Adquirir los conocimientos básicos que permitan la
implementación del sistema en un dispositivo de lógica
programable y en particular en una FPGA
2
Ventajas y desventajas del diseño a nivel compuerta





(V) Simple y sencillo, no requiere de herramientas sofisticadas.
(V) Los circuitos ya están configurados para la función especifica (ASIC).
(D) Ocupan demasiado espacio.
(D) Puede existir desperdicio de hardware.
(D) En diseños grandes se ocupa una gran cantidad de chips.
3
Un primer paso hacia la evolución:
Los PLDs
SOY UN
SPLD
SOY UN
CPLD
4
4.1. Dispositivos lógicos programables
.
• Son dispositivos formados por arreglos de
•
•
compuertas AND y OR que se pueden
programar para conseguir funciones lógicas
especificas
Son utilizados en muchas aplicaciones para
reemplazar a los circuitos SSI Y MSI.
Su arreglo matricial permite la programación
tanto la estructura AND como la OR.
5
El principio básico de una PAL/GAL.
6
4.1.1 Tipos
.
7
4.1.2. Características
.
• Los Dispositivos Lógicos Programables (PLD) son una alternativa
tecnológica al diseño electrónico tradicional.
• Se requiere destreza en la programación.
• Se requieren de dispositivos de programación
• Se experimenta con tarjetas de desarrollo, que son costosas.
• Es mas confiable la electrónica del circuito
• El producto final es menos caro
• La salida al mercado del producto es rápida
8
4.1.3. Fabricantes
.
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Actel; see Microsemi
Altera
Aeroflex UTMC {RAD hard FPGA Manufacturer}
Atmel {FPGA Manufacturer}
Lattice Semiconductor: {CPLD/FPGA Manufacturer - non-volatile
and infinitely reconfigurable}
Microsemi: {Antifuse FPGA Manufacturer, sea-of-modules
architecture}
NEC: {FPGA Manufacturer}
QuickLogic: {FPGA Manufacturer}
Xilinx: {FPGA Manufacturer}
9
4.1.4. Pasos para el diseño con PLD’s
.
10
Estilos de modelado (Como ingresar los datos: Data entry)
Por flujo de datos (ecuaciones booleanas)
Funcional o comportamental (se basa en
procesos y declaraciones secuenciales)
Estructural (modulos estructurales o
esquematicos)
11
4.2 Programación de circuitos combinacionales con HDL
.
Los circuitos combinacionales son aquellos cuyo valor de saluda
depende únicamente de los valores de entrada
Comparadores
Sumadores
Multiplexores
Codificadores
Decodificadores
Convertidores de código
12
4.2.1. Por captura esquemática
.
13
4.2.2. Por tabla de verdad
.
14
4.2.3. Por ecuaciones booleanas
.
El modelado de un circuito lógico
por flujo de datos, indica la forma en
que los datos se pueden transferir
de una señal a otra sin necesidad de
declaraciones secuenciales (if-thenelse). Este tipo de descripciones
permite definir el flujo que tomarán
los datos entre módulos encargados
de realizar operaciones. En este tipo
de modelado se pueden utilizar;
mediante sentencias when-else, o
por medio de ecuaciones booleanas
15
4.2.4. Por descripción de comportamiento
El. modelado comportamental, describe el funcionalmente de un circuito. Se
trata de una descripción funcional por que expone la forma en que trabaja el
circuito, es decir, las descripciones consideran la relación que hay entre las
entradas y las salidas del circuito, sin importar como esté organizado en su
interior
16
4.3. Programación de circuitos secuenciales con HDL
Un
. circuito secuencial esta formado por un circuito combinacional y un elemento
de memoria encargado de almacenar de forma temporal la historia del sistema.
En VHDL se caracterizan por la existencia de un clock
Un clock no es mas que una base de tiempo que hace que un circuito
se vuelva síncrono
Flip flops: SR, JK, D.
Contadores
Registros
Maquinas de estado
17
18
.
19
20
4.3.1. Por captura esquemática
.
21
.
4.3.2. Por tabla de verdad
4.3.3 Por ecuaciones booleanas
4.3.4. Por descripción de comportamiento
4.3.5. Por tabla de estado
22
4.3.6. Por diagrama de transición
.
23