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Atividade prática lógica programável, Trabalhos de Circuitos de Lógica Programável

Desenvolvimento do circuito VHDL

Tipologia: Trabalhos

2021

Compartilhado em 20/03/2021

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samuel-coutinho-8 🇧🇷

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ATIVIDADE PRÁTICA DE LÓGICA PROGRAMÁVEL
Centro Universitário UNINTER
Curso de Engenharia Elétrica
Samuel Moreira Coutinho
Resumo. Essa atividade pretende apresentar o desenvolvimento de um circuito VHDL, usando
o software Quartus II, gravando no kit FPGA Altera Ciclone II a lógica programável,
comparando com um circuito de portas lógicas TTL.
Palavras chave: VHDL, FPGA, Quartus II
1 Introdução
Os dispositivos lógicos programáveis (PLDs), juntamente com a teoria básica de eletrônica
digital, permitem a implementação e síntese de circuitos digitais desde simples portas lógicas
até os mais complexos sistemas digitais em um único chip.
2 Procedimento Experimental
Este experimento consiste em realizar 2 montagens de 1 circuito lógico combinacional, a ser
escolhido pelo aluno, entre as opções listadas no item 2.1.
As 2 montagens são:
1ª – Em protoboard montar o circuito lógico escolhido utilizando circuitos integrados TTL
(portas AND, OR, NOT).
No kit FPGA em conjunto com um protoboard (para montagem de chaves e LEDs;
incluindo os resistores necessários) testar o projeto VHDL do circuito lógico escolhido,
gravando no chip Cyclone II.
Deve-se realizar o comparativo entre a operação do projeto implementado no kit FPGA
Cyclone II e o circuito lógico com circuitos integrados TTL.
O teste a ser realizado deve ser a comprovação da operação dos circuitos com base em sua
tabela verdade, testando todas as combinações.
Deve ser implementado o código VHDL em um projeto criado no ambiente Altera Quartus
II, associando-se às portas de entrada e saída definidas na entidade de projeto os pinos do kit
Cyclone II por meio da ferramenta Pin Planner do Quartus II.
Observações sobre a tensão de alimentação e tensão aplicável aos pinos de entrada e saída:
- No kit FPGA Altera Cyclone os pinos de I/O operam com níveis de tensão de 0V a 3,3V.
- Para os circuitos integrados TTL deve-se utilizar uma fonte de alimentação específica de
5V, sendo que os seus pinos de I/O irão trabalhar com níveis de tensão de 0V a 5V.
*Não deve haver interconexão entre o circuito de teste do projeto realizado no kit FPGA
Cyclone com o circuito de teste do circuito lógico combinacional com circuitos integrados TTL,
visto que ambos trabalham com tensão diferente de operação das suas portas de I/O
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ATIVIDADE PRÁTICA DE LÓGICA PROGRAMÁVEL

Centro Universitário UNINTER Curso de Engenharia Elétrica Samuel Moreira Coutinho [email protected], 1372520 Resumo. Essa atividade pretende apresentar o desenvolvimento de um circuito VHDL, usando o software Quartus II, gravando no kit FPGA Altera Ciclone II a lógica programável, comparando com um circuito de portas lógicas TTL. Palavras chave: VHDL, FPGA, Quartus II 1 Introdução Os dispositivos lógicos programáveis (PLDs), juntamente com a teoria básica de eletrônica digital, permitem a implementação e síntese de circuitos digitais desde simples portas lógicas até os mais complexos sistemas digitais em um único chip. 2 Procedimento Experimental Este experimento consiste em realizar 2 montagens de 1 circuito lógico combinacional, a ser escolhido pelo aluno, entre as opções listadas no item 2.1. As 2 montagens são: 1ª – Em protoboard montar o circuito lógico escolhido utilizando circuitos integrados TTL (portas AND, OR, NOT). 2ª – No kit FPGA em conjunto com um protoboard (para montagem de chaves e LEDs; incluindo os resistores necessários) testar o projeto VHDL do circuito lógico escolhido, gravando no chip Cyclone II. Deve-se realizar o comparativo entre a operação do projeto implementado no kit FPGA Cyclone II e o circuito lógico com circuitos integrados TTL. O teste a ser realizado deve ser a comprovação da operação dos circuitos com base em sua tabela verdade, testando todas as combinações. Deve ser implementado o código VHDL em um projeto criado no ambiente Altera Quartus II, associando-se às portas de entrada e saída definidas na entidade de projeto os pinos do kit Cyclone II por meio da ferramenta Pin Planner do Quartus II. Observações sobre a tensão de alimentação e tensão aplicável aos pinos de entrada e saída:

  • No kit FPGA Altera Cyclone os pinos de I/O operam com níveis de tensão de 0V a 3,3V.
  • Para os circuitos integrados TTL deve-se utilizar uma fonte de alimentação específica de 5V, sendo que os seus pinos de I/O irão trabalhar com níveis de tensão de 0V a 5V. *Não deve haver interconexão entre o circuito de teste do projeto realizado no kit FPGA Cyclone com o circuito de teste do circuito lógico combinacional com circuitos integrados TTL, visto que ambos trabalham com tensão diferente de operação das suas portas de I/O

2.1 Opções de Circuito a ser Projeto/Montado O circuito lógico a ser projetado em FPGA e montado com portas lógicas deve ser escolhido entre os definidos pelas expressões lógicas abaixo: Opção 1: S = (A AND (NOT B)) OR ((NOT A) AND B) Opção 2: S = ((NOT A) OR (NOT B)) AND (NOT C) Opção 3: S = NOT ((A AND B) OR C) Opção 4: S = (A AND B) OR (A AND C) OR (B AND C) 2.2 Procedimentos de Montagem da Fonte de Alimentação de 5V para Teste do Circuito Lógico TTL 1º Passo: Conectar os cabos de saída do adaptador AC ao conector IN da fonte ajustável, os dois cabos podem ser inseridos em qualquer posição do conector, então conectar o adaptador AC à rede elétrica. Regular a sua tensão de saída para 5V±5%, medindo com o multímetro, conectando a ponteira vermelha na saída OUT + e a ponteira preta na saída OUT -, estando a chave seletora na posição de medição de tensão na escala de 20V e com o botão não pressionado para a medição DC. Após este ajuste desconectar o adaptador AC da rede elétrica (será ligado novamente apenas depois da estar com todo o circuito). 2º Passo: Realizar as conexões da entrada de alimentação:  Conectar no protoboard o terminal de parafuso, que irá receber a entrada de alimentação, nos pontos d2, d4 e d6.  Inserir um cabo rígido vermelho entre o ponto b2 e o primeiro ponto da coluna de VCC.  Inserir um cabo rígido azul entre o ponto b4 e o primeiro ponto da coluna de GND.  Utilizar dois cabos flexíveis, um da cor azul e outro da cor amarela, ambos com comprimento de 10cm e com suas pontas desencapadas, expondo 0,5cm do cabo. Então ligar uma das extremidades do cabo azul no terminal OUT (-) da fonte ajustável e uma das extremidades do cabo amarelo no terminal OUT (+) da fonte ajustável. Então ligar a outra extremidade do cabo azul no terminal de parafuso que está na posição b4 do protoboard e a outra extremidade do cabo amarelo no terminal de parafuso que está na posição b2 do protoboard. 3 Análise e Resultados Indique previamente a opção de circuito escolhida e elabore o relatório conforme o modelo, apresentando os seguintes resultados.: O circuito usado para essa atividade é o da opção 3: S = NOT ((A AND B) OR C).

  1. Apresente a associação dos pinos do FPGA feita na ferramenta Pin Planner. Figura 3: Associação dos Pinos do FPGA
  2. Apresente o diagrama de tempo da simulação VWF do circuito implementado em VHDL no Quartus II com todas as condições da tabela verdade. Figura 4: Simulação do circuito FPGA
  1. Apresente fotos da montagem do circuito de teste, tanto do kit FPGA como do circuito combinacional com portas lógicas. Figura 5: Montagem do circuito FPGA Figura 6: Montagem do circuito TTL