Circuitos digitais brau brua brau brau brau brau, Exercícios de Circuitos Lógicos. Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
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gera0017 de Novembro de 2016

Circuitos digitais brau brua brau brau brau brau, Exercícios de Circuitos Lógicos. Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)

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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA ELÉTRICA

FABIANO PERETTI

GERALDO LOYOLA BAIÔCO

JOÃO VALTER GIRARDI NETO

KIT BASYS-2 E IMPLEMENTAÇÃO DE CIRCUITOS

COMBINACIONAIS

ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA

Pato Branco

2016

FABIANO PERETTI

GERALDO LOYOLA BAIÔCO

JOÃO VALTER GIRARDI NETO

KIT BASYS-2 E IMPLEMENTAÇÃO DE CIRCUITOS

COMBINACIONAIS

Relatório apresentado ao curso de Circuitos Digitais, como parte das Atividades Práticas Supervisionadas

Orientador: Fernando J. A. Schenatto

Pato Branco

2016

Sumário

1 Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2 Materiais e Métodos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.1 Kit Digilent Basys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 2.2 Procedimentos técnicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

3 Resultados e Discussões . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

4 Conclusão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

5 Referências . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

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1 Introdução

Nos estudos de Circuitos Integrados (CI) Lógicos pode ser feita uma divisão quanto a programabilidade. Existem CIs programáveis, não programáveis e com hard- ware programável.

Nessa atividade prática, utilizamos um CI com hardware programável ao se apropriar da logica reconfigurável para simulação real e mais palpável de circuitos pre- viamente projetados e assim observar de forma pratica um circuito em funcionamento.

O CI em questão é um sitema do tipo FPGA (Field Programmable gate ar- ray ).Com um aspecto exclusivo, que é o hardware programável, esse tipo de CI pode implementar qualquer tipo de circuito digital, tal versatilidade torna esse sistema atrativo para o estudo da lógica reconfigurável.

Um sistema de logica reconfigurável, é um hardware desenvolvido para práticas e desenvolvimento de protótipos, pois não é um sistema logico dedicado para apenas uma situação, ele foi desenvolvido para ter maior mobilidade e facilidade de acesso.

O objetivo da atividade pratica supervisionada é desenvolver, explorar e utilizar da técnica da lógica reconfigurável, na analise das representações esquemáticas dos circuitos lógicos. Implementar e testar de circuitos combinacionais na plataforma Basys2. Expandir nossos conhecimentos e nos capacitar para desenvolvimento de projetos futuros.

A atividade foi desenvolvida no período extracurricular com o auxílio do material fornecido pelo professor, ocasionalmente com a ajuda do monitor em seus horários de atendimento.

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2 Materiais e Métodos

2.1 Kit Digilent Basys

O kit Basys 2 é uma plataforma de design e implementação de circuitos, para iniciantes ganharem experiência construindo circuitos digitais reais. Essa placa prove um hardware pronto para uso apropriado para abrigar circuitos de logica simples até complexas. A plataforma é apresenta hardware programável do tipo FPGA , utilizando- se do programa Xilinx Spartan 3E, para a programação da lógica do circuito.

O kit já vem com alguns componentes inclusos, facilitando a vida do operador, tais como, switches e botões para a entrada de sinais, LEDs para a saída, entre outros componentes que abaixo são descritos:

Xilinx Spartan-3E FPGA, 100K de gates

Características FPGA: multiplicadores de 18 bits, 72Kbits de RAM de bloco rápido dual-port e 500MHz + operação

Porta USB 2 para configuração FPGA e transferência de dados (usando Adept 2.0 que está disponível como um download gratuito)

Plataforma XCF02 Flash ROM que armazena as configurações FPGA indefini- damente.

Freqüência de oscilação do usuário configurável (25, 50 e 100 MHz), além de socket para um segundo oscilador.

Três reguladores de tensão on-board (1.2V, 2.5V e 3.3V), que permitem o uso de alimentaão externa de 3.5V-5.5V.

8 LEDs, display de 4 dígitos de sete segmentos, quatro botões, 8 interruptores de slide, porta PS / 2 e uma porta de 8-bit VGA

Quatro conectores de 6 pinos para o I/O do usuário, e para agregar placas de circuito acessório PMOD da Digilent.

Requer Adept 2.0 ou posterior para funcionar.

Conectores:

Porta USB

Quatro conectores de 6 pinos Pmod

VGA

Capítulo 2. Materiais e Métodos 5

2.2 Procedimentos técnicos

O procedimento começa com a instalação do ISE com os softwares adjacentes. No ISE foram implementados três circuitos lógicos, que foram simulados e compilados em VHDL. proximo software a ser instalado é o Diligent Adept, responsável pela conxeão da placa com o computador e pela implementação da lógica no hardwares. Os três circuitos foram testados e foi preenchida uma tabela verdade para cada um deles comparando os respostas obtidas no simulador e no CI.

A instalação do software ISE da Xilinx é delicada, sendo necessário o uso de um tutorial disponibilizado pelo monitor. Apesar do tutorial se referir a instalação da versão 12.4 do ISE e o programa instalado ser a versão 14.7, os procedimentos são bem parecidos. O tutorial pecou no momento posterior ao cadastro no site, mas o problema foi facilmente contornado.

O software apresenta algumas falhas e travamentos que dificultaram o processo de simulaçao e execução. Na parte de implementação, a programação gráfica é limitada, com peculiaridades que tornam o manuseio árduo. Na simulação feita no ISin, dentro do próprio ISE, o processo foi mais direto, e seguindo o tutorial minuciosamente foi atingido o êxito. A simulação nos gerou uma espécie de gráfico, onde pudemos conferir se os resultados da simulação ficaram corretos, comparando com as tabelas verdade previamente preenchidas.

Após a simulação e a conferência de cada circuito, a implementação começou a ser encaminhada, com a criação de um arquivo UCF (mapas de portas) para cada circuito e depois com a geração do programming file, que é o arquivo compilado para a placa Basys2. Com isso feito, foi conectada a placa ao computador e com o software Digilent Adept foi feito a transferência para ela. Então, com a plataforma devidamente programada, foram feitos os testes práticos e a conferência usando os dados teóricos, dando fim à parte prática deste trabalho.

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3 Resultados e Discussões

Ao comparar os resultados da simulação no software e os resultados do teste feito no Basys, verificou-se completa concordância, mostrando a eficácia do programa em configurar a o Basys nos três circuitos testados.

A B C D X

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Capítulo 3. Resultados e Discussões 7

Tabela 1 – Tabela Verdade 2

A B C P Q R S

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Tabela Verdade 3

Capítulo 3. Resultados e Discussões 8

A B C D Y W R Z

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4 Conclusão

Analisando os resultados obtidos a partir da implementação dos circuitos teóri- cos na plataforma Basys2, assim como todo o processo de pesquisa e desenvolvimento do trabalho, pode-se dizer que conseguimos usufruir perfeitamente das técnicas de lógica reconfigurável. Pudemos, então, fixar de forma mais clara e objetiva o funciona- mento desse paradigma.

A prática em si foi válida para o aprendizado, já que abriu caminho para uma nova utilidade dos conceitos teóricos, utilidade essa que só tende a se aprofundar ao longo do curso de Engenharia Elétrica, por isso a familiarização com a implementação e simulação de circuitos lógicos em diversas plataformas e tipos de CIs é de extrema importância. A plataforma para começar essa utilização foi bem escolhida, já que apresenta uma apresentação simples e intuitiva.

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5 Referências

PEDRONI, Volnei A. Circuitos Eletronicos e VHDL

http://store.digilentinc.com/basys-2-spartan-3e-fpga-trainer-board-limited-time- see-basys-3/

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