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Ingeniería de Telecomunicación

Diseño con FPGAs
Electrónica Digital II
Ingeniería de Telecomunicación
Susana Borromeo López

Diseño con FPGAs

1

Objetivos del curso
Electrónica digital (Electrónica II) Electrónica digital (Electrónica II)
CDA

A+B=B+A
CAD

Diseño, simulación e implementación de sistemas digitales Análisis y diseño de circuitos secuenciales (Mq. de Moore y deMealy) Adquirir los conocimientos básicos que permitan la implementación del sistema en un dispositivo de lógica programable y en particular en una FPGA Familiarizarse con los entornos de desarrollo y las herramientas CAD de diseño digital Adquirir conocimientos básicos de los lenguajes de descripción de hardware y en particular con el VHDL
2007-2008 Diseño con FPGAs

2

1

Objetivos delcurso
Electrónica digital (Electrónica II) Electrónica digital (Electrónica II)
CDA

A+B=B+A
CAD

Métodos de diseño Diseño de sistemas digitales Lenguajes de descripción de hardware Herramientas CAD

2007-2008

Diseño con FPGAs

3

Esquema
1 1 Dispositivos Lógicos Programables Dispositivos Lógicos Programables FPGAs FPGAs Metodología de Diseño Metodología de Diseño Característicasgenerales Características generales VHDL Comportamental y Estructural VHDL Comportamental y Estructural Síntesis Síntesis

Conceptos generales

2 2 3 3 1 1

VHDL

2 2 3 3

Herramienta Webpack de Xilinx

Placa de prácticas: PEGASUS de Digilent

2007-2008

Diseño con FPGAs

4

2

Esquema
1 1 Dispositivos Lógicos Programables Dispositivos Lógicos Programables FPGAs FPGAsMetodología de Diseño Metodología de Diseño

Conceptos generales

2 2 3 3

2007-2008

Diseño con FPGAs

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Dispositivos Lógicos Programables
Componentes discretos: también llamados circuitos comerciales o COTS (Commercial off-the-shelf)
Niveles de Integración SSI (Short Scale of Integration) MSI (Medium Scale of Integration) LSI (Large Scale of Integration) VLSI (Very Large Scale ofIntegration) Nº de Puertas 1-100 100-1000 1000-10k 10k-

74LS00: 4 puertas AND
2007-2008 Diseño con FPGAs

FPGA: 200k puertas
6

3

Dispositivos Lógicos Programables
Conjunto de circuitos integrados formados por cierto número de puertas lógicas y/o módulos básicos y/o biestables cuyas conexiones pueden ser personalizadas o programadas, bien sea por el fabricante o por el usuario. Lagran ventaja de estos dispositivos reside en que los fabricantes pueden realizar grandes tiradas de estos CI lo que abarata sus costes de producción y los usuarios posteriormente pueden personalizar sus diseños en sus propios laboratorios sin grandes inversiones: Consumos medios, aunque hay familias especializadas en bajo consumo Velocidad intermedia Fiabilidad alta Tiempo de desarrollo muy bajo,sin dependencia de terceros Metodología sencilla Equipamiento sencillo Aumentan la confidencialidad de las placas

2007-2008

Diseño con FPGAs

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Dispositivos Lógicos Programables
Evolución temporal y escala de integración:
PAL,PLDs CPLDs FPGAs Suma de productos de entradas y salidas realimentadas Varias PALs interconexionadas entre sí Bloques lógicos configurables con rutas deinterconexión no prefijadas 200-1000 1k-10k 10k-10M

PLDs PLDs SPLDs SPLDs CPLDs CPLDs

PROMs PROMs

PLAs PLAs

PALs PALs

GALs GALs

PLD: SPLD: CPLD: PROM: PAL: PLA: GAL:

Programmable Logic Device Simple PLD Complex PLD Programmable ROM Programmable Array Logic Programmable Logic Array Generic Array Logic

2007-2008

Diseño con FPGAs

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4

PROM
Una PROM se compone internamentede dos grupos de puertas: un grupo de
puertas AND (en realidad incluye también un conjunto de inversores) y un grupo de puertas OR.

El grupo de puertas AND están programadas de antemano y conectadas de forma inalterable, mientras que el grupo de puertas OR son programables por el usuario.

2007-2008

Diseño con FPGAs

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PLA y PAL
Una PROM materializa funciones de conmutación (FC)...
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