Universidad Politécnica Salesiana-Circuitos Digitales Avanzados
1
CIRCUITOS DIGITALES AVANZADOS PRÁCTICA N. 1 Adrián Mauricio Cabrera Paredes Andrea Johanna Curay Flores
[email protected] [email protected] Universidad Politécnica Salesiana
Resumen — En En presente documento iremos detallando algunos de los bloques que posee el Módulo CIC-560 FPGA/CPLD; así como también el desarrollo de un pequeño circuito de compuertas lógicas para relacionarnos de una mejor manera con el software. Índice de Términos — Quartus II, Módulo CIC-560 FPGA/CPLD, Compuertas lógicas.
I.
OBJETIVOS GENERALES
Conocer el funcionamiento del Módulo CIC-560 FPGA/CPLD DEVELOPMENT SYSTEM. Descargar las licencias de activación del QUARTUS II.
El CIC-560 ofrece conversores ADC / DAC, teclado, pantalla LCD, PS/2, VGA, UART, interfaz SCI, display LED de 7 segmentos de 8 dígitos, motor DC, control de motor paso a paso. Permite desarrollar y verificar circuitos avanzados y básicos, procesador de señal digital y CPU/MCU con elementos largos y chip multi-pines CPLD/FPGA. [1] Para el desarrollo del diseño de nuestros circuitos utilizaremos el Software Quartus II, un entorno amigable en donde contaremos con las herramientas necesarias para desarrollar cada una de nuestras prácticas a lo largo del ciclo, cabe recalcar que la asignación de pines en el Software será de acuerdo al número que tengan designado en el Módulo.
IV. II.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
A.
DESARROLLO
Módulo Módulo CI C-560 F PG A/CPL D.
Analizar cada bloque de componentes del Módulo CIC-560 FPGA/CPLD. Activar la licencia del software para la programación del FPGA. Conocer el hardware que se utiliza en la implementación implementación de las prácticas. Conocer el entorno de programación Quartus II. Mediante diagrama de bloques, crear un circuito conformado con compuertas lógicas para conocer el entorno del software Quartus II.
III. INTRODUCCIÓN El CIC-560 está equipado para el diseño de circuitos digitales complejos. Fig. 1 Módulo CIC-560 FPGA/CPLD. [2]
ESPECIFICACIONES: Circuitos Digitales Avanzados.
Universidad Politécnica Salesiana-Circuitos Digitales Avanzados
1)
2
6. Comunicación de la viruta y la expansión unidad: A (interfaz de asignación de memoria) convertidor de 8 bits D /convertidor A / D de 8 bits (interfaz de asignación de memoria) 256K bits de SEEPROM (interfaz CII) 12-bits en serie doble canal convertidor D / A (interfaz SPI) Micro-controlador (interfaz de asignación de memoria) 89C51 40-pin conector externo x 1 Conector externo de 20 pines x 2. [2]
Tablero de Descarga.
1. 2. 3. 4. 2)
Modelo de la viruta: Altera Cyclone EP1C12Q240C8 Reloj: 40MHz Interfaz de configuración: Blaster USB Memoria: ROM de programación 2MB
Peri féricos E ntrada / Salida
1. Unidad de Potencia: De 3,3 V / 3A 5V / 3A
B.
2. Entrada y de reloj unidad: 4 juegos de interruptor DIP de 8 bits El teclado matricial 4x4 Interruptor codificador rotatorio (fase A / B) receptor de infrarrojos acoplado 10 juegos de reloj seleccionable fija: 0,1 Hz, 1 Hz, 10Hz, 100Hz, 1KHz, 10KHz, 100KHz, 1 MHz, 10MHz, 40MHz el interruptor de palanca 1 4 de botón configurable: positivo / negativo salida de impulsos y protección anti rebote no anti rebote / salida de impulsos
Quartus I I
Quartus II es una herramienta de software producida por Altera para el análisis y la síntesis de diseños realizados en HDL, permite compilar sus diseños, realizar análisis temporales, examinar diagramas RTL y configurar el dispositivo de destino con el programador. Además incluye una serie de utilidades que reducen el tiempo de diseño. Como contraste adicional el bajo precio del Quartus II en comparación con otras herramientas de diseño de ASIC. [3]
3. Unidad de salida 8 juegos de 8 bits tamponada LED (rojo / naranja / amarillo / verde) 4 LED independientes (rojo) 2 grupos de visualización de exploración de 7 segmentos de 4 dígitos acoplable 128x64 pantalla LCD / Personaje Gráfico de matriz de puntos 8x8 pantalla LED (dos colores) la pantalla de 16 segmentos
Altavoz (8Ω / 0.5W)
Transmisor de infrarrojos acoplado
4. Unidad de Interfaz: Interfaz PS / 2 De la interfaz VGA (8x8x8 bits de color) Interfaz RS-232
Fig. 2 Quartus II [3]
5. Unidad del motor: Del motor Paso: 12V / 250mA, 7,5 grados / paso 4 polos paso circuito de motor de accionamiento: cada uno unidades de polos 60V / 500mA Circuito de control PWM con puentes de 4 etapas: cada etapa unidades 50V / 3A con avance / retroceso y el control de banda muerta.
C.
Desarrollo del Circuito
1)
Para el desarrollo del circuito:
Seleccionamos File>New... y en el menú desplegado elegimos Design fles>Block Diagram/Schematc File. Se abrirá una ventana en la cual se podrá comenzar a ingresar el circuito en forma gráfica.
Circuitos Digitales Avanzados.
Para ingresar una compuerta, hacer doble click en la zona de dibujo. Se abrirá una ventana que permite
Universidad Politécnica Salesiana-Circuitos Digitales Avanzados
3
seleccionar el componente a ingresar. Teclear en el cuadro Symbol Name el tipo de compuerta indicando cantidad de entradas. Las entradas y salidas del circuito se ingresan como cualquier componente, y sus nombres son input y output respectivamente. Los nombres de dichas señales se pueden cambiar haciendo doble click sobre su etiqueta, y la asignación de pines será de acuerdo a la numeración que este indicada en el Módulo. Para conectar los distintos componentes hacer click en uno de los terminales de la compuerta y arrastrar el mouse hasta el punto que se desea conectar. Una vez dibujado el circuito y salvado, se puede proceder a la primera compilación. Para esto solo tenemos que presionar en Processing > Start Compilaton.
Fig. 4 Visualización de las salidas
Fig. 3 Circuito de Lógica Combinatoria
A B C Y1 Y2 0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
0
1
0
0
0
0
1
1
1
1
1
0
0
0
0
1
0
1
1
1
1
1
0
1
0
1
1
1
1
1
Fig. 5 Conexión Computadora-FPGA
Tabla. 1 Tabla de verdad del circuito
V.
CONCLUSIONES Y R ECOMENDACIONES
Al terminar la práctica pudimos observar y comprender el funcionamiento del módulo; como se planteó en los objetivos específicos instalamos las licencias del programa previo al realizar la práctica, ya que si no se contaban con dichas licencias, la comunicación entre el módulo y la computadora presentaba errores puesto que la maquina no detectaba al cable con el que se realizaba la comunicación módulo-maquina. Ayudándonos con los manuales de funcionamiento de nuestro software, logramos implementar nuestro circuito, ayudándonos de las herramientas de este software. Circuitos Digitales Avanzados.
Universidad Politécnica Salesiana-Circuitos Digitales Avanzados Al desarrollar el circuito de lógica combinatoria, debíamos tener cuidado al momento de la designación de pines tanto de salida como de entrada, ya que estos pines debían tener la numeración que está indicada en el FPGA.
VI.
BIBLIOGRAFÍA
[1] E. E. d. C. y. Computación, «ELKON,» 2015. [En línea]. Available: http://www.elkon bolivia.com/index.php?c=0&p=165. [Último acceso: 18 Octubre 2015]. [2] K. &. H. MFG., «Advance FPGA Development System CIC-560,» Taipei Hsien, San Chung (Taiwan), 2013. [3] «Wikipedia,» Wikipedia, 19 Diciembre 2013. [En línea]. Available: https://es.wikipedia.org/wiki/Quartus_II. [Último acceso: 18 Octubre 2015]..
VII.
Circuitos Digitales Avanzados.
ANEXOS
4
Universidad Politécnica Salesiana-Circuitos Digitales Avanzados
VIII.
Circuitos Digitales Avanzados.
ANEXOS
5
