Ensayo Fpga Como Microcontrolador

FPGA COMO MICROCONTROLADOR
INTRODUCCIÓN:
Una de las constantes de nuestra época para el hombre es encontrar solución a los diversos requerimientos, pero ligado a espacio, tiempo, costo, funcionalidad y escalabilidad entre otros. Podemos encontrar en el tema presentado a continuación un marco conveniente que pone de manifiesto implementaciones que se oponen, precisamente por estar ligadas a losfactores antes mencionados. Los microcontroladores se han convertido en parten activa de nuestro diario trajinar ya que los encontramos en nuestro hogar: en el televisor, el equipo de sonido, el horno microondas, entre otros; en la calle: sensores de movimiento, la registradora automática del bus, el semáforo entre otros y en nuestro estudio o trabajo, el ascensor, el aire acondicionado y engeneral en una cantidad de aplicaciones que no terminaría de mencionar. Tanto el uso de microcontroladores como de FPGA representan una mejor calidad de vida al ser usados para aplicaciones que nos facilitan la realización de algunas tareas cotidianas.

1 Estructura de un FPGA:
Los FPGA (Arreglo de Compuertas Programables) son circuitos integrados que permiten ser programados, tal como loindica su nombre, de manera similar a los microcontroladores o los conocidos PLD (Dispositivos Lógicos Programables), para desempeñar diversas funciones. Se puede decir que estos componentes y la tecnología que alrededor de ellos se ha desarrollado, han revolucionado las técnicas de diseño de hardware, imprimiendo una velocidad y fiabilidad mayores a los diseños de sistemas electrónicos digitales. Dehecho, hoy en día, un gran número de los sistemas electrónicos profesionales cuentan con FPGA como componentes fundamentales.

Con el desarrollo de esta tecnología, el diseño de hardware ha transitado vertiginosamente de la pura interconexión de circuitos integrados y componentes electrónicos a la programación software. No es extraño ver una placa de un equipo, incluso de alta tecnología, consolo algunos componentes discretos de montaje superficial, un oscilador y un FPGA. Las potencialidades de estos dispositivos hacen que se puedan agrupar en ellos un número nada despreciable de funciones y componentes complejas que antes constituían cada una un circuito integrado. Lo que se conoce como System on Programmable Ch ip (SoPC) implica lo descrito anteriormente, todo un sistemaencapsulado enteramente en un FPGA.

La arquitectura de un FPGA consiste en cinco elementos programables fundamentales:
• CLB (Bloques Lógicos Configurables)
• IOB (Bloques de entrada-salida)
• BRAM (memoria RAM de bloque)
• Multiplicadores
• DCM (Manejador de reloj digital)
Los CLBs se pueden programar de diversas maneras logrando así una amplia gama de funciones lógica. Cada CLB estácompuesto por cuatro slices y estos a su vez contienen las llamadas LUTs (en inglés, Look up tables ), las cuales son elementos basados en memoria RAM que se pueden usar como flip-flops ó latches . Las LUTs pueden tomar la forma de un bloque lógico e implementar multiplexores, o bien utilizarse como elementos de memoria (RAM distribuida) donde cada una tiene una capacidad de hasta 16 bits.También puede utilizarse como un registro de desplazamiento logrando retrasos de 16 ciclos de reloj. Las LUTs son el elemento fundamental para la síntesis de funciones lógicas. En los anexos 1 y 2 se observan diagramas que detallan la estructura de un FPGA y un slice de un CLB respectivamente.
Los IOBs se encargan del flujo de datos desde y hacia el FPGA a través de los pines del chip. Soportan flujosde datos bidireccionales, operaciones tri-estados, y un total de 24 estándares de señales incluyendo siete estándares diferenciales de alto desempeño. Poseen además control digital de impedancias.
La RAM de bloque consiste en varios bloques (internos del FPGA) de 18 Kbits. Cada uno se comporta como un chip de memoria de doble puerto. Cada puerto tiene sus propias señales de control para las...