Cartel led giratorio fpga

1. INTRODUCCIÓN

1.1. Objetivo
El objetivo del grupo de trabajo es diseñar un controlador de una matriz de LEDs para formar un cartel luminoso para visualización de texto. En un futuro se podrá implementar en un artefacto mecánico giratorio donde estarán los LEDs, conectados con el kit de desarrollo (de la empresa Xilinx) por medio de contactos giratorios.
Se intentará flexibilizar en elproceso de desarrollo su implementación por medio de tres alternativas distintas, permitiendo al usuario en un futuro poder elegir la más conveniente para su necesidad.

1.2. Marco Teórico
El proyecto se desarrolla utilizando VHDL, que es un lenguaje de descripción de hardware de alto nivel que permite diseñar la descripción que se cargará en la FPGA de nuestro circuito.
FPGA (FieldProgrammable Gate Array) es un dispositivo semiconductor que contiene bloques de lógica cuya interconexión y funcionalidad puede ser configurada “in situ” mediante un lenguaje de programación especializado. Esto permite hacer desde pequeñas compuertas lógicas hasta complejos sistemas.

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Fig. 1. Kit de desarrollo Xilinx.

2. DESCRIPCIÓN DEL ARTEFACTO
El artefacto consta a grandes rasgosde los siguientes elementos: Una base con un motor, un eje central con contactos giratorios y un brazo unido al eje donde se encuentran los LEDs.
La base será preferentemente de elementos livianos, tales como madera, en donde se encontrará un motor de corriente continua cuya velocidad será regulada por medio de una fuente de tensión variable.
En el eje se encontrarán los seis contactosgiratorios que permiten la continuidad de los LEDs a pesar del movimiento rotativo del brazo, de los cuales uno es común para todos (ánodo o cátodo) y los otros cinco se conectan uno a cada uno. Además, una de las razones de utilizar contactos giratorios es la de poder separar al kit de desarrollo de la FPGA del cuerpo del artefacto, para que no gire con él.

2.1. Controladores
El proyecto cuentacon tres descripciones distintas para desarrollar la misma tarea. Estas descripciones se diferencian en la forma en que proveen los caracteres del mensaje a mostrar.
Controlador 1: La palabra a mostrar se encuentra guardada en la propia descripción en VHDL que se implementará directamente en las ALUTs (Adaptative Look-Up Table) de la FPGA. Esto se realiza mediante un proceso que asigna a unaseñal tipo string los caracteres a mostrar.
Al terminar de cargarse los datos en la señal, se ejecuta el siguiente proceso, el cual se encarga de enviar al decodificador la información cargada en el string, esto se realiza letra por letra. Luego de realizarse la decodificación, cada carácter es tratado por el siguiente proceso, el cual envía a la salida 7 vectores de 5 x 1 hasta formar la letracompleta, la cual es una matriz de 5 x 7.
Controlador 2: Esta descripción funciona de manera similar a la anterior, la única diferencia es que el string que se envía al decodificador se encuentra guardado en un archivo previamente creado, el cual es leído carácter por carácter y procesado de la misma forma que en el proceso anterior.
Controlador 3: Para poder tomar la información provenientedel teclado se realizo un driver, este se encarga de de enviar la cadena de bits de cada carácter al proceso siguiente. También provee a aquel proceso de una señal de reloj, la cual indica que el carácter ya fue enviado y esta listo para tratarse de la misma forma que en la primer descripción.

Controlador 1.
Funcionalidad.
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Procesos.
1°Proceso.

Controlador 2.
Funcionalidad.[pic]Procesos
Indices. Este desarrollo se utiliza como forma de recorrer el archivo que se encuentra dentro de la memoria. Para poder asignar por cada señal de reloj del sistema, en cada flanco de subida sumando una unidad a la variable de control, que al llegar al valor 7 incrementa el contador, este contador se verifica si ha llegado a su límite. Para inicializarlo en 0 nuevamente para continuar el...