El Arte De Programar Sistemas Digitales

VHDL

El arte de programar
sistemas digitales
David G. Maxinez
Jessica Alcalá Jara
Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey
Campus Estado de México

PRIMERA EDICIÓN
MÉXICO, 2002

COMPAÑÍA E D I T O R I A L CONTINENTAL

Contenido

Acerca de los autores

ix

Prólogo

xi

1. Estado actual de la lógica programable

1

1.1 Dispositivos lógicos programables (PLD)

2

1.2Dispositivos lógicos programables de alto nivel de integración

13

1.3 Ambiente de desarrollo de la lógica programable

18

1.4 Campos de aplicación de la lógica programable

23

1.5 La lógica programable y los lenguajes de descripción en hardware (HDL)

. 25

1.6 Compañías de soporte en hardware y software

28

Ejercicios

33

2. V H D L : su organización y arquitectura

37

2.1 Unidades básicas dediseño

37

2.2 Entidad

38

2.3 Declaración de entidades

40

2.4 Diseño de entidades utilizando vectores

42

2.5 Arquitecturas (architecture)

46

Ejercicios

56

3. Diseño lógico combinacional mediante V H D L

61

3.1 Programación de estructuras básicas mediante declaraciones concurrentes . 61
3.2 Programación de estructuras básicas mediante declaraciones secuenciales . 69
Ejercicios

89

VIContenido

4. Diseño lógico secuencial con V H D L
4-1 Diseño lógico secuencial
4.2 Flip-Flops
4.3 Registros
4.4 Contadores
4-5 Diseño de sistemas secuenciales síncronos
Ejercicios

93
93
94
98
101
105
113

5. Integración de entidades en V H D L
5.1 Esquema básico de integración de entidades
5.2 Integración de entidades básicas
Ejercicios

123
123
128
147

6. Diseño de controladores digitales mediantecartas ASM y V H D L
6.1 El algoritmo de la máquina de estado (ASM)
6.2 Estructura de una carta ASM
6.3 Cartas A S M en comparación con las máquinas de estado

153
154
156
159

6.4 Diseño de controladores mediante cartas A S M
6.5 Diseño de cartas A S M mediante V H D L
Ejercicios

162
166
180

7. Diseño jerárquico en V H D L
7.1 Metodología de diseño de estructuras jerárquicas
7.2 Análisis delproblema y descomposición en bloques individuales de la
estructura global
7.3 Diseño y programación de componentes o unidades del circuito
7.4 Creación de un paquete de componentes
7.5 Diseño del programa de alto nivel (Top Level)
7.6 Creación de una librería en Warp
Ejercicios

200
201
206
207
208
225

8. Sistemas embebidos en V H D L
8.1 Sistemas embebidos
8.2 Diseño de un microprocesador
8.3Diseño jerárquico
Ejercicios

229
229
237
261
268

9. Redes neuronales artificiales y V H D L
9.1 ¿Qué es una red neuronal artificial?
9.2 Aprendizaje en las neuronas artificiales
9.3 Aprendizaje por error mínimo

273
275
279
291

9.4 Redes asociativas
Ejercicios

197
198

294
308

Contenido

VÜ

Apéndices
A. Herramientas de soporte para la programación en VHDL

311

B. Instalación del Software Warp331

C. Identificadores, tipos y atributos

333

D. Hojas técnicas del CPLD CY7C372Í

343

E. Palabras reservadas en VHDL

347

F. Operadores definidos en VHDL según su orden de precedencia

349

Indice analítico

351

Acerca de los autores
David González Maxinez realizó sus estudios de licenciatura en la Universidad Nacional Autónoma de México, en la carrera de Ingeniero Mecánico
Electricistacon especialidad en el área de comunicaciones y electrónica. Posteriormente obtuvo el grado de maestro en ingeniería con "especialidad en
electrónica" dentro de la división de estudios de posgrado de la Facultad de
Ingeniería de la UNAM. Dentro del Instituto Tecnológico y de Estudios
Superiores de Monterrey (ITESM), Campus Estado de México, cursó el
Diplomado en Habilidades Docentes y posteriormenterealizó el Diplomado
en Microelectrónica en el ITESM, Campus Querétaro. Realizó sus estudios
de Doctorado en el área de microelectrónica dentro de la Universidad Autónoma Metropolitana en convenio con la Universidad de T E X A S A & M en
los Estados Unidos, desarrollando como tema de tesis doctoral: "El diseño de
un microcontrolador NEUROFUZZY", el cual fue considerado de vanguardia en el...