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PRÁCTICA IV: PROGRAMACIÓN VHDL Gabriela Lissette Carrión Vivar,
[email protected] Universidad Politécnica Salesiana Sede Cuenca
—In this this pape paperr is pres presen ente ted d two two exam exampl ples es abou aboutt Abstract—In VHDL programming using a FPGA module.
I. OBJETIVOS A. Objetivo General •
Realizar dos programas en lenguaje VHDL y ejecutar la práctica en el módulo VHDL del laboratorio.
B. Objetivos Específicos •
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A. Registro Registro de 8 bits
En este punto, se usarán los siguientes elementos: • •
8 leds. Dip switch (8)
En las siguientes imágenes se presentan las partes del programa en VHDL usado para la práctica.
Realizar un programa en VHDL que permita el registros de 8 bits usando dipswitch y leds. Realizar un programa VHDL que permita mediante leds de 7 segmentos realizar el conteo ascendente de 0 a 99.
II. I NTRODUCCIÓN El lengua lenguaje je de progra programa mació ciónn VHDL VHDL es una excel excelent entee herramie herramienta nta cuando cuando se trata trata de generar generar circuito circuitoss digi digitale taless personalizados, permitiendo de esta forma optimizar recursos y adecuar el entorno al usuario. En este informe, se presentan dos casos de sistemas digitales programad programados os con VHDL, su funcionam funcionamient iento, o, simulaci simulación ón y ejecución.
Figure Figure 1. Diagrama Diagrama de bloques bloques
III. M ARCO T EÓRICO A. Programación Programación VHDL
El lenguaje VHDL es un estándar de IEEE de alto nivel ampliamente usado en la programación de sistemas digitales. Tiene un gran ámbito de aplicación; se adapta a las necesidades del diseño de circuitos digitales desde el nivel de sistema hasta el nivel lógico, permite el modelado y simulación de circuitos digitales en múltiples niveles de abstracción. [1] B. Módulo FPGA
Un FPGA (Field-Programmable Gate Array) es un circuito integrado que puede configurarse para llevar a cabo cualquier función lógica. [2] Los FPGA son circuitos integrados que contienen bloques configurables de lógica junto con conexiones configurables entre entre esos esos blo bloque ques. s. Se progra programan man “in the field”, field”, es decir decir,, lo puede programar el desarrollador “en su campo”, en su laboratorio. Si un dispositivo puede ser programado mientras está residente, o embebido en un sistema mayor, se dice que es ISP.[3] IV. D ESARROLLO El desarrollo de esta práctica se compone de dos partes:
Figure Figure 2. Programa Programa VHDL VHDL
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Figure 5. Diagrama de bloques
Figure 3. Simulación (Diagrama de Ondas) 1
Figure 4. Simulación (Diagrama de Ondas) 2
Para este ejercicio se han realizado los siguientes pasos: 1) Programar el objeto “registro” en VHDL. (Figura 2) 2) Generar el objeto y ubicarlo en el diagrama de bloques. (Figura 1) 3) Ubicar las entradas y salidas en el diagrama de bloques. (Figura 1) 4) Simular el programa para comprobar su correcto funcionamiento. (Figuras 3 y 4) a) En la figura 3, se ha realizado el registro de los bits “11100011”. b) En la figura 4, se ha realizado el registro de los bits “10010010”. 5) Guardar el programa ygrabarlo en el módulo FPGA. 6) Ejecutar el programa en el módulo.
Figure 6. Programa VHDL Contador
B. Contador ascendente 0-99
En esta sección, se han creado dos objetos: el contador, y el led de 7 segmentos (figura 5). 1) Programar y generar los objetos para luego ubicarlos en el diagrama de bloques (figuras 6 y 7). 2) Ubicar los elementos junto a las entradas y salidas correspondientes (figura 5). 3) Simular el programa y comprobar su funcionamiento. 4) Guardar el programa y grabarlo en el módulo FPGA. 5) Ejecutar el programa en el módulo.
Figure 7. Programa VHDL Led7Segmentos
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Figure 8. Simulación en Proteus
En la figura 8 se presenta la simulación de un contador digital de 0 a 99. Se observan las partes usadas para generar el programa, así en VHDL se programa un “contador” binario y un “decodificador BDC a 7 segmentos.” Además, se observan las entradas y las salidas usadas en cada caso. V. CONCLUSIONES Luego de realizar la práctica, se pudo llegar a las siguientes conclusiones: Se logró cumplir los objetivos de la práctica, determinando así que el lenguaje VHDL es un sistema práctico de realizar circuitos digitales personalizados acorde a las necesidades del usuario. Para realizar las simulaciones en el software Quartus, es necesario crear además archivos de diagramas de ondas, los cuales nos permitirán observar en secuencia el funcionamiento de nuestro sistema. •
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R EFERENCES [1] http://ocw.uc3m.es/tecnologia-electronica/ circuitos-integrados-y-microelectronica/teoria_vhdl/ vhdl-2-conceptos-basicos-1 [2] http://hipertextual.com/2010/09/fpga-y-el- sorprendente-poder-del -hardware-reconfigurable [3] http://www.dc.uba.ar/materias/disfpga/2012/c1/descargas/Introduccion. pdf
