Simulacion En Matlab

Diseño de Sistemas con FPGA
Introducción

Patricia Borensztejn
revisado: septiembre 2009

Objetivo del curso
• Adquirir conocimientos elementales de la
arquitectura de las FPGA actuales
• Aprender a utilizar las herramientas de
programación y realizar dos proyectos
sencillos “que anden” (uno combinacional
y otro secuencial) y finalmente un
proyecto algo mas interesante a acordarentre todos.

Temario y Planificación
• Introducción. Tecnologías (1)
• Arquitectura de las FPGA. (2)
• Modelado de Sistemas Combinacionales. Verilog.
Entorno de desarrollo de xilinx. (3,4)
• Modelado de Sistemas Secuenciales. Un ejemplo
completo. UART. (5,6)
• PicoBlaze: una herramienta para introducirnos en el codiseño hardware software. Un ejemplo sencillo. (7,8,9)
• Pipeline: undiseño sencillo (10)
• Memorias embebidas. (11)
• Testing (12)

Bibliografía del curso (la que yo
uso…)
• FPGA Prototyping by Verilog Examples. Pong P. Chu.
Wiley InterScience. (Verilog e ISE)
• FPGA-Based System Design. Wayne Wolf (tecnología)
• The Design Warrior´s Guide for FPGAs. Clive Maxfield
(arquitecturas)
• Digital Arithmetic. Ercegovac, y Thomas Lang (algoritmos
aritméticos)• Synthesis of Arithmetic Circuits. Deschamps, Gioul, and
Sutter. (algoritmos y codificación en VHDL para FPGA)
• Writing Testbenches: Functional Verification of HDL
Models. Janick Bergeron. Kluwer Academic Publishers.
• Hojas de Datos…. (de FPGA´s…)
• ….. Y todo lo que ustedes encuentren en la web

Cuestiones Administrativas a
acordar
• Usaremos 16 clases, teórico-prácticas.
• Si poralgún motivo de fuerza mayor
tuviéramos que suspender alguna clase,
la reemplazaríamos el día viernes en el
mismo horario.
• La asistencia del alumno debe superar el
80% del total de clases para aprobar la
materia(No debe faltar mas de 3 veces)

Introducción: ¿Que son las FPGA?
• ¿Que son?
• ¿En que se diferencian de un microprocesador?
• ¿Que parte del mercado ocupan? (¿para qué sevenden?)
• Tecnologías de Programación
• Origen de los FPGA: PLD´s
• ASIC´s
• FPGA

¿Que son los FPGA?
Fiel Programmable Gate Array
•

Arreglos de Puertas Programables en
el Campo : (nunca mas lo traduzco)
– Circuitos Integrados que contienen
bloques configurables de lógica junto
con conexiones configurables entre
esos bloques.
– Para que se configuran? Para realizar
distintastareas. Algunas FPGA
permiten ser programados una sola
vez(OTP one time programmable), o
bien una y otra y otra vez…
– Los FPGA se programan “in the field”,
o sea, no los programa el fabricante,
sino que lo puede programar el
desarrollador “en su campo”, o sea, en
su laboratorio. Si un dispositivo puede
ser programado mientras está
residente, o embebido en un sistema
mayor, se dice que esISP (In System
Programmable)
– ¿Porqué Gate Array? Es el nombre de
un tipo de tecnología de fabricación de
los ASIC (Application Specific
Integrated Circuit)

P rogrammable
interconnect
Programmable
logic blocks

FPGA
ISP

ASIC
OTP

Microprocesadores y FPGA
• Ninguno de los dos son circuitos dedicados. (no
full custom) No están diseñados para una función
específica, sinoque el usuario los programa.
• Los microprocesadores implementan funciones
por software. Los FPGA lo hacen por hardware.
• (pero… un procesador es, desde el punto de
vista del diseñador de procesadores (Intel, por
ejemplo), un full custom ASIC!!)

Microprocesadores, FPGA, ASIC´s
Microprocesadores
– Las funciones se realizan
en software
– No son “custom parts” por
lo tanto no son tanbuenos
como un chip dedicado
(ASIC)

FPGA
– Las funciones se realizan
en hardware.
– No son “custom parts”. Son
mas lentos que los ASIC´s,
consumen mas energía.

ASIC (Application Specific IC)
– Diseñado para implementar una función lógica particular. Son
“hechos a medida”.
– Son más rápidos que los FPGA y manufacturados en gran
escala son mas baratos.
– Consumen menos....