principios

Electrónica Digital Curso 2009/2010 - Práctica 5

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Práctica 5:
Diseño y realización de circuitos secuenciales mediante
circuitos programables

Introducción
En esta práctica se diseñará y simulará un circuito secuencial con la ayuda de un entorno
informático y además se realizará este diseño mediante un circuito programable
comprobando su funcionalidad mediante el encendido de diodosLED. Es esencial que,
antes de acudir al laboratorio, el alumno haya leido atentamente y comprendido
todo el contenido de esta práctica.
Objetivos
La realización de diseños electrónicos en general, y de diseños digitales en particular, se
apoya fuertemente en programas informáticos, denominados comúnmente
herramientas de CAD. Estos programas permiten la introducción de circuitos usandovarios métodos, siendo los más habituales las descripciones mediante lenguajes de
descripción de hardware (HDLs) y las capturas de esquemas (método a utilizar en esta
práctica). La verificación de estas descripciones se lleva a cabo, en todos los casos,
empleando simuladores.
El objetivo de esta práctica es que el alumno tome contacto con una de las herramientas
informáticas utilizadas para eldiseño de circuitos digitales y, más que aprender todos los
detalles de su utilización, aprenda cual es la metodología de diseño de circuitos digitales.
Para ello diseñará un pequeño circuito y comprobará mediante simulación su correcto
funcionamiento.
En esta práctica va a utilizarse el entorno de diseño Xilinx ISE WebPack. Xilinx es uno
de los fabricantes más importantes de dispositivosprogramables de alta capacidad
(CPLDs y FPGAs) y suministra un entorno propio para el diseño y programación de
dichos dispositivos. Dentro de este entorno pueden realizarse todas las tareas necesarias
para el diseño y programación de un dispositivo: introducción del diseño (bien por
captura de esquemas o bien mediante una descripción HDL), síntesis, mapeado sobre el
dispositivo y, en su caso,programación del dispositivo. Para la simulación integra dentro
del entorno, y aunque sea una herramienta de otra empresa, el simulador Modelsim. Con
él pueden realizarse tanto simulaciones funcionales (donde se consideran a las puertas
como dispositivos ideales, y por lo tanto no se tienen en cuenta los retrasos) como
temporales (teniendo en cuenta los retrasos que tendría el circuito una vezprogramado).

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Decir que el entorno ISE WebPack es gratuito y que puede obtenerse en Internet en la
dirección de Xilinx: www.xilinx.com. El simulador Modelsim, aunque es un programa “de
pago”, se suministra una versión algo “recortada” para la cual puede obtenerse una licencia
gratuita, también a través de la dirección web de Xilinx.
Unavez comprobada mediante simulación la corrección del diseño se pasará a una
implementación en un circuito programable. El dispositivo que se va a utilizar es una FPGA
Spartan 2 XC2S50 de Xilinx con una capacidad interna de 50.000 puertas equivalentes. Este
dispositivo está montado en una placa de circuito impreso en la cual, además, del circuito se
dispone de conmutadores, pulsadores y diodosled con los que generar entradas y visualizar
salidas. La programación se realiza mediante la conexión de un cable del PC a la placa en la
que está montado el circuito.

Fotografía y diagrama de bloques de la placa a utilizar.

La práctica comprende tres partes:
•

Parte 1: Estudio teórico
En esta parte de la práctica se plantea el diseño a realizar. Habrá de ser realizada por el
alumnoantes de acudir al laboratorio.

•

Parte 2: Estudio experimental 1
Consiste en la introducción y simulación del correspondiente diseño.

•

Parte 3: Estudio experimental 2
Consiste en la programación del circuito y su verificación visual del funcionamiento.
Esta última parte se hará guiada por el profesor de prácticas.

NOTA: Esta práctica se realizará de manera individual, cada...