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FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA LUIS LEONARDO RIVERA ABAÚNZA Cod. 24 2004 2025 TAXÍMETRO DIGITAL EN VHDL

OBJETIVOS Implementar en VHDL un dispositivo de aplicación o uso cotidiano para observar la potencialidad del lenguaje VHDL y de los dispositivos FPGA’s. Llevar a su implementación práctica en baquela o protoboard el circuito final del taxímetro mediante el uso deun sistema de desarrollo. INTRODUCCIÓN El presente trabajo pretende mostrar una aproximación que se ha hecho al problema en cuestión: una implementación del lenguaje VHDL que permita la aplicación a un problema práctico, tal cual es el de un taxímetro de manera eficiente, es decir utilizando la menor cantidad de recursos computacionales posibles y a la vez obtener la mejor velocidad posible. Eluso de hardware para realizar esta tarea nos permite mejorar enormemente la velocidad de procesamiento y a su vez nos da independencia del uso del computador. En este trabajo hemos usado un FPGA (field programmable gate array) de la empresa Altera â Stratix. En esta primera parte llevamos a cabo la primera parte del proceso, la cual es el desarrollo del software para la aplicación. El presentetrabajo trata sobre el desarrollo de una solución al problema. Este trabajo está dividido como se presenta a continuación: la primera parte consta del fundamento teórico necesario para el desarrollo de la aplicación y se desarrollarán los programas que se necesitan para ello. En la segunda parte se explicará las alternativas al diseño y se programará sobre el dispositivo el software y se correrá paraver su funcionamiento.

MARCO TEÓRICO FPGA

Figura 1. Una FPGA de Altera.

Figura 2. Una Spartan de Xilinx. Una FPGA (del inglés Field Programmable Gate Array) es un dispositivo semiconductor que contiene bloques de lógica cuya interconexión y funcionalidad se puede programar. La lógica programable puede reproducir desde funciones tan sencillas como las llevadas a cabo por una puerta lógicao un sistema combinacional hasta complejos sistemas en un chip (w:en:System-on-a-chip). Las FPGAs se utilizan en aplicaciones similares a los ASICs sin embargo son más lentas, tienen un mayor consumo de potencia y no pueden abarcar sistemas tan complejos como ellos. A pesar de esto, las FPGAs tienen las ventajas de ser reprogramables (lo que añade una enorme flexibilidad al flujo de diseño), suscostes de desarrollo y adquisición son mucho menores para pequeñas cantidades de dispositivos y el tiempo de desarrollo es también menor. Ciertos fabricantes cuentan con FPGAs que sólo se pueden programar una vez, por lo que sus ventajas e inconvenientes se encuentran a medio camino entre los ASICs y las FPGAs reprogramables. Históricamente las FPGAs surgen como una evolución de los conceptosdesarrollados en las PLAs y los CPLDs FPGAs vs CPLDs Las FPGAs fueron inventadas en el año 1984 por Ross Freeman, co-fundador de Xilinx, y surgen como una evolución de los CPLDs. Tanto los CPLDs como las FPGAs contienen un gran número de elementos lógicos programables. Si medimos la densidad de los elementos lógicos programables en puertas lógicas equivalentes (numero de puertas NAND equivalentes quepodríamos programar en un dispositivo) podríamos decir que en un CPLD hallaríamos del orden de decenas de miles de puertas lógicas equivalentes y en una FPGA del orden de cientos de miles hasta millones de ellas. Aparte de las diferencias en densidad entre ambos tipos de dispositivos, la diferencia fundamental entre las FPGAs y los CPLDs es su arquitectura. La arquitectura de los CPLDs es másrígida y consiste en una o más sumas de productos programables cuyos resultados van a parar a un número reducido de biestables síncronos (también denominados flip-flops). La arquitectura de las FPGAs, por otro lado, se basa en un gran número de pequeños bloques utilizados para reproducir sencillas operaciones

lógicas, que cuentan a su vez con biestables síncronos. La enorme libertad disponible en...