intrumentacion virtual reconfigurable

RESUMEN

El Laboratorio de Microprocesadores (MLAB) del Centro Internacional de Física Teórica (ICTP, Trieste -Italia), desarrolló hacia el año 2006 un interesante proyecto basado en el diseño de un sistema denominado
Instrumentación Virtual Reconfigurable “RVI”
, este trabajo desarrolla la implementación de un generador deondas arbitrario (AWG) concebido como una aplicación directa de laplataforma mencionada. El AWG virtualpermite mediante un software en PC la reproducción de ondas con formas y frecuencias arbitrarias dentro delos límites que impone el hardware. La forma de la señal generada se encuentra definida por un arreglo devalores creados en la PC mediante distintos procedimientos, desde la edición manual de tablas de datos yevaluación de funciones matemáticas, hasta elanálisis de imagen, esta última como una forma novedosa delingreso de información a un generador de ondas. El control del hardware se realiza mediante el SoC SBAdesarrollado en VHDL e implementado en FPGA.
Descriptores: 
 Instrumentación, RVI, FPGA, VHDL, Generador de Ondas


INTRODUCCIÓN

El desarrollo de la ciencia experimental y laingeniería, se beneficia de la capacidad de obtenerdatosconfiables de situaciones y procesoscontrolados, en forma de medidas y comparaciones.Las herramientas que nos permiten obtener dichainformación son los instrumentos. Lainstrumentación electrónica se refiere a losdispositivos electrónicos que tienen como finalidad elpermitirnos obtener magnitudes de distintasvariables [1], como corriente, diferencia de potencial,temperatura, etc. También en algunoscasos nospermiten generar de manera controlada estosvalores. En el mercado existen un sinnúmero deequipos, desde los más sencillos como losdenominados multímetros o polímetros (VerFigura1) hasta los sumamente especializados como lososciloscopios multicanal digitales modernos (VerFigura 2) cuyos costos son del orden de los miles dedólares. Son justamente estos equipos más caroslos que normalmenteposeen cierto grado depersonalización y programabilidad permitiéndonoshacer mediciones que de otro modo serían casiimposibles de realizar [2].

Figura 1: Multímetro digital, uno de los más básicosinstrumentos del laboratorio electrónico modernoFigura 2: Osciloscopio digital multicanal, instrumentoelectrónico complejo que permite el almacenamientoy análisis de datosCon el aumento de la potenciay la masificación delas computadoras personales se abrió la posibilidadde migrar parte de la funcionalidad de uninstrumento real hacia la computadora, másconcretamente, la interfaz de usuario, de esta formanacía un nuevo tipo de instrumento, el denominadoinstrumento virtual (Ver  Figura 3), que permite hacerprácticamente lo mismo que uno real de gama mediapero con una disminución en loscostosconsiderables. Hacer que parte del instrumento seaemulado en la computadora permitió aprovecharmuchas de las características de aquella como elalmacenaje y procesamiento de los datos tanto enlínea (tiempo real) como fuera de línea.Figura 3; Instrumento Virtual en donde los controleshan sido transferidos al software de unacomputadora Al hardware del instrumento virtual se le asigna latarea deacondicionar las señales, digitalizarlas yhacerlas disponibles para el software, mientras queeste último otorga una gran flexibilidad para eltratamiento y visualización de la informaciónpermitiendo con un único hardware emular variosinstrumentos distintos (VerFigura 4) , este puedeestar implementado en una tarjeta que se colocaríaen el interior de una computadora convencional obien ser un equiposeparado que se comunica con lacomputadora mediante alguna interconexiónestándar como lo son el interfaz serie RS232, elparalelo IEEE1284, el USB, etc.Figura 4: Una tarjeta de adquisición de datosNational Instruments y programas para la emulaciónde distintos instrumentos Así como ha evolucionado el software de losinstrumentos virtuales, también lo ha hecho elhardware; inicialmente este realizaba...