FACULTAD DE INGENIERÍA
Escuelas: Ingeniería en Telecomunicaciones
Semestre: Septiembre 2021 –Febrero 2022
Docente: Santiago González Martínez
Cuenca - Ecuador
Electrónica Digital
Capítulo 12: Lógica Programable
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Digital - Sistemas vhdl, Exámenes de Electrónica Digital y Analógica
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Tipo: Exámenes
2021/2022
1 / 122
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FACULTAD DE INGENIERÍA Escuelas: Ingeniería en Telecomunicaciones Semestre: Septiembre 2021 – Febrero 2022 Docente: Santiago González Martínez [email protected] Cuenca - Ecuador
Electrónica Digital
Capítulo 12: Lógica Programable
Capítulo 12: Lógica Programable FACULTAD DE INGENIERÍA
▪ Contenidos Sesión 22
Introducción al Lenguaje de Descripción de Hardware (HDL)
Implementación de Circuitos Lógicos con PLD’s
Formato y Sintaxis de HDL
Señales Intermedias
FACULTAD DE INGENIERÍA
Introducción al Lenguaje de Descripción de
Hardware (HDL)
▪ La tendencia actual en el campo de los sistemas digitales se enfoca en la descripción de los circuitos mediante un lenguaje basado en texto. Á este sistema se le conoce como un Lenguaje de Descripción de Hardware (HDL). ▪ De manera similar que en los lenguajes de programación para desarrollo de software, existen distintas posibilidades, en HDL también están disponibles alternativas como por ejemplo VHDL y AHDL, a continuación se describen brevemente.
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Introducción al Lenguaje de Descripción de
Hardware (HDL)
▪ VHDL – AHDL
VHDL cuyas siglas significan: Lenguaje de Descripción de Hardware para circuitos integrados de muy alta Velocidad , en realidad no es un lenguaje nuevo, fue desarrollado a principios de 1980 por el Departamento de Defensa de los Estados Unidos, como un sistema de documentación y simulación para el diseño de circuitos integrados de alta velocidad. Con el crecimiento de dispositivos que soportan la implementación de sistemas basados en HDL, VHDL se ha convertido en uno de los principales lenguajes de descripción de hardware, hasta el punto que ha sido estandarizado por el IEEE , convirtiéndolo en un referente para ingenieros en lo que respecta al diseño de sistemas digitales.
FACULTAD DE INGENIERÍA
Introducción al Lenguaje de Descripción de
Hardware (HDL)
▪ Lenguaje de Programación de Computadoras vs. HDL
En general HDL en un lenguaje empleado para describir la
configuración de hardware de un circuito , por otra parte los
lenguajes de programación de computadoras, representan una secuencia de instrucciones que deben ser llevadas a cabo para ejecutar una tarea. Las computadoras operan mediante el seguimiento de una lista de tareas , cada una de las cuales deben realizarse en un orden secuencial, la velocidad de operación se determina entonces en base a la rapidez de la computadora para ejecutar una tarea.
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Introducción al Lenguaje de Descripción de
Hardware (HDL)
▪ Lenguaje de Programación de Computadoras vs. HDL Por otro lado, la velocidad de un circuito lógico digital está limitada sólo por la rapidez con la cual la circuitería puede cambiar las salidas en respuesta a los cambios en las entradas. En otras palabras mientras un lenguaje de computadora es en general un sistema de seguimiento secuencial de instrucciones para ejecutar una tarea , el lenguaje de descripción de hardware debe describir una operación simultánea de tarea s, como la revisión de los estados lógicos en los ingresos de una compuerta
AND y en función de ello definir el estado de la salida. A éste
modelo de programación se le denomina concurrente y
significa la ejecución de acciones al mismo tiempo.
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Implementación de Circuitos Lógicos con
PLD’s
▪ Los dispositivos que permiten el diseño de sistemas digitales mediante un lenguaje HDL, se denominan Dispositivos Lógicos Programables ó PLD’s. En la actualidad, muchos circuitos digitales se implementan mediante el uso de PLD’s, éstos dispositivos no son como las computadoras, microcomputadoras ó microcontroladores. Los cuales ejecutan un programa de instrucciones (tareas secuenciales). ▪ En lugar de ello se configuran de forma electrónica y sus circuitos internos están alambrados entre sí para formar un circuito lógico. Estos alambrados pueden considerarse como miles de conexiones hacia estados 0 ó 1 similar a una matriz.
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Implementación de Circuitos Lógicos con
PLD’s
▪ Sería muy complejo tratar de configurar éstos sistemas de forma manual, en consecuencia el papel de HDL es proporcionar una manera conveniente para que el diseñador describa la operación del circuito en un formato que una computadora personal pueda manejar y almacenar adecuadamente. ▪ A su vez la computadora ejecuta una aplicación de software especial llamada compilador para traducir el lenguaje de descripción de hardware en la matriz de 1 ó 0 que pueda ser implementado en un dispositivo PLD.
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Implementación de Circuitos Lógicos con
PLD’s
▪ Tipos de Circuitos Lógicos Programables En general un PLD es un circuito integrado que puede ser programado por el usuario para desarrollar una amplia variedad de operaciones lógicas. En cuanto a los tipos, se pueden diferenciar por:
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Implementación de Circuitos Lógicos con
PLD’s
▪ Tipos de Circuitos Lógicos Programables En general un PLD es un circuito integrado que puede ser programado por el usuario para desarrollar una amplia variedad de operaciones lógicas. En cuanto a los tipos, se pueden diferenciar por:
Capítulo 12: Lógica Programable FACULTAD DE INGENIERÍA
▪ Contenidos Sesión 22
Introducción al Lenguaje de Descripción de Hardware (HDL)
Implementación de Circuitos Lógicos con PLD’s
Formato y Sintaxis de HDL
Señales Intermedias
Formato y Sintaxis de HDL FACULTAD DE INGENIERÍA
▪ Todos los lenguajes tienen sus propiedades particulares, sus similitudes con otros lenguajes y su propia sintaxis. ▪ La sintaxis al igual que en gramática, hace referencia a las reglas, convenciones, orden de palabras, instrucciones, puntuación, que debe seguirse para una correcta implementación. El formato básico de descripción de cualquier circuito de hardware, en cualquier lenguaje, implica dos elementos:
Formato y Sintaxis de HDL FACULTAD DE INGENIERÍA
a Entrada b Entrada AND Salida y ✓ La definición de lo que entra al circuito y lo que sale de éste, es decir las especificaciones de entradas/salidas. ✓ La definición de la forma en que las salidas responden a las entradas, es decir su operación.
Formato y Sintaxis de HDL FACULTAD DE INGENIERÍA
▪ Analizando el diagrama, fácilmente se comprende que en el lado izquierdo se encuentran las entradas, a la derecha se encuentran las salidas y los símbolos centrales definen la operación. ▪ El lenguaje basado en texto HDL, debe transmitir la misma información, en consecuencia todo lenguaje HDL tienen la estructura: