Laboratorio1_567

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDER PROGRAMA DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Jhon Castro – 1161104DISEÑO DIGITAL

Informe de las prácticasI. de laboratorio N°5,6,7: “ESTILOS DE PROGRAMACIÓN EN VHDL” 

INTRODUCCIÓN

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ARA la implementación, desarrollo y correcto funcionamiento de circuitos digitales es necesario conocer el entorno de programación de Xilinx y cuáles son los estilos posibles para la programación en VHDL. En el siguiente informe se dispondrá a implementar un circuito lógico, mediante los tres estilos de programación estudiados descripción funcional, descripción de flujo de datos y descripción estructural; posteriormente se realizará el proceso de simulación mediante la herramienta computacional Xilinx Ise Design Suite 10.1 y se obtendrán los archivos .bit correspondientes a cada circuito para su posterior implementación en la tarjeta NEXYS 2.

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Aplicar a un sistema electrónico digital el estilo de descripción funcional en lenguaje VHDL, para describir su comportamiento, identificar sus componentes fundamentales al interior de cada unidad básica de diseño y deducir sus ventajas y desventajas. Aplicar a un sistema electrónico digital el estilo de descripción flujo de datos en lenguaje VHDL, para describir su comportamiento, identificar sus componentes fundamentales al interior de cada unidad básica de diseño y deducir sus ventajas y desventajas.

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Para solucionar el problema expuesto es necesario conocer con anterioridad el entorno de trabajo de xilinx y las características propias de la tarjeta Nexys 2, además de tener en cuenta los diferentes estilos de programación que maneja el lenguaje VHDL.. III. HERRAMIENTAS UTILIZADAS 

La herramienta de simulación de Xillinx Design Suite 10.1 proporciona un entorno cómodo y sencillo en el cual se puede comprobar el funcionamiento de diversos circuitos digitales.

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Digilent Adept system V2.13.1 utilizada para implementar el código en la tarjeta Nexys 2.

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La tarjeta Nexyx 2 que contiene una FPGA y es utilizada para la implementación de los códigos en VHDL.

Por último, se analizaran los resultados obtenidos para comprobar que los objetivos de la práctica se hayan completado. I. OBJETIVOS

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IV. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA El objetivo primordial de la práctica es implementar un circuito lógico digital (véase figura 1) en la tarjeta Nexys 2 mediante el software Xilinx Ise Design Suite utilizando los diversos tipos de programación: 

Estilo de descripción funcional o algorítmica

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Estilo de descripción de flujo de datos

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Estilo de descripción estructural

Describir el comportamiento de un sistema electrónico digital utilizando el estilo de programación estructural de VHDL, para identificar sus componentes fundamentales al interior de cada unidad básica de diseño. II.PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

¿Qué procedimientos son necesarios para implementar un circuito digital mediante los diferentes estilos de programación en la tarjeta Nexys 2?

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Figura 1. Circuito lógico propuesto Para llevar a cabo este proceso se precisó de las leyes y postulados del algebra de Boole, tablas de verdad, y de un conocimiento básico de la herramienta computacional a utilizar.

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Los circuitos esquemáticos se implementarán en la tarjeta Nexys 2 mediante un archivo .bit obtenido con anterioridad.

Figura 3. Simulación circuito lógico con ISim de Xilinx Luego de la simulación el paso a seguir es la asignación de los pines para la posterior implementación en la Nexys 2. Por último, después de implementar y sintetizar el circuito se procedió a generar el archivo de programación y con ayuda de la herramienta Adept se implementó en la tarjeta Nexys 2 dando por resultado: Figura 2. Tarjeta Nexys 2 [1] Para el desarrollo de la práctica se hizo necesaria la aplicación de las tablas de verdad correspondiente al circuito a implementar. A B C D F 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 Tabla 1. Tabla de verdad circuito lógico

G 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Figura 3. Implementacion circuitro logico en Xilinx Entradas (0111) y salidas (11)

Se procedió implementar el circuito mediante los diferentes estilos de programación propuestos (ver anexos), luego se optó por realizar la simulación correspondiente, mediante la herramienta Isim de Xilinx. Figura 4. Implementacion circuitro logico en Xilinx Entradas (111) y salidas (01)

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Finalmente se procedio a crear un simbolo esquematico que realice las funciones de nuestro circuito. (Para cada estilo de programación se realizo uno propio)

Figura 5. Simbolo esquematico V. CONCLUSIONES Para la implementación de un circuito lógico en la tarjeta Nexys 2 se puede optar por alguno de los tres estilos de programación en lenguaje VHDL: El estilo de descripción funcional es el más básico de los tres estilos de programación en VHDL, ya que se sigue una estructura parecida a los lenguajes de programación convencionales. Sin embargo, al encontrarse lejos de lo que es realmente un circuito, se pueden plantear algunos problemas al momento de implementarlo a partir de la descripción de su comportamiento. El estilo de descripción de flujo de datos posee la característica de describir circuitos y además permite la paralización de instrucciones, esta se encuentra más cercana a una descripción estructural del mismo, siendo todavía una descripción funcional. El estilo de descripción estructural es el más complejo de los tres, sin embargo con él se puede entender el funcionamiento del circuito desde una perspectiva más básica, sirve para la realización de diseños jerárquicos que involucren la conexión de varios componentes. Sin embargo este estilo de programación no resulta muy aconsejable para circuitos medianamente complejos ya que el tiempo de edición es mayor al de los otros estilos. REFERENCIAS [1] [2]

http://www.olimex.cl/images/MCI-TDD-01569_Nexys2-top-1200.jpg Ing. Jhon Jairo Ramirez Matheus, Guias de Laboratorio 1,2,3 Diseño Digital


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ANEXO A. INFORMACIÓN ADICIONAL

Anexo 1. Código estilo de descripción funcional

Anexo 2. Código estilo de descripción de flujo de datos (bool)

Anexo 3. Código estilo de descripción de flujo de datos (when)


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Anexo 4. Código estilo de descripción de flujo de datos (when-concatenación)

Anexo 5. Código estilo de descripción estructural


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