Primeros pasos en VHDL

INSTITUTO TECNOLOGICO DE LALAGUNA

Practica No. 1 Diseño Digital: Conociendo Xilinx

Profesor: Dr. Juan Sifuentes Mijares Alumno: Francisco Arturo García Frayre No. Control: M1413028

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INSTITUTO TECNOLOGICO DISEÑO DIGITAL AVANZADO

DE LA LAGUNA

Fecha: 12/09/2014

Marco teórico

Xilinx

Xilinx es la mayor empresa en investigación y desarrollode chips conocidos como field-programmable gate arrays (FPGAs).

FPGAs

Una FPGA (del inglés Field Programmable Gate Array) es undispositivo semiconductor que contiene bloques de lógica cuyainterconexión y funcionalidad puede ser configurada 'insitu' mediante un lenguaje de descripción especializado. Lalógica programable puede reproducir desde funciones tansencillas como las llevadas a cabo por una puerta lógica oun sistema combinacional hasta complejos sistemas en un chip.

VHDL

VHDL es el acrónimo que representa la combinaciónde VHSIC y HDL, donde VHSIC es el acrónimo de Very High SpeedIntegrated Circuit y HDL es a su vez el acrónimo deHardwareDescription Language.

http://es.wikipedia.org/wiki/Lenguaje_de_descripci%C3%B3n_de_hardware

http://es.wikipedia.org/wiki/VHSIC

http://es.wikipedia.org/wiki/System_on_a_chip

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_combinacional

http://es.wikipedia.org/wiki/Puerta_l%C3%B3gica

http://es.wikipedia.org/wiki/In_situ

http://es.wikipedia.org/wiki/In_situ

http://es.wikipedia.org/wiki/Gate_array

http://es.wikipedia.org/wiki/FPGA

http://es.wikipedia.org/wiki/Chip


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Fig.1.1Xilins Tarjeta

Aplicaciones FPGAs

El rango de aplicaciones de las FPGAs es muy amplio, debido a laversatilidad y a la flexibilidad de estos dispositivos. En lasiguiente gráfica puede apreciarse la distribución de lasaplicaciones de las FPGA en el año 2008.

Fig1.2 Aplicaciones FPGAs


DE LA LAGUNA La principal aplicación de las FPGAs está orientadaal procesamiento digital de señales (DSP), la cual es empleadaen comunicaciones, procesado de datos, etc. La elección de unaFPGA para aplicaciones de tratamiento de señal se debe a su altafrecuencia de trabajo, a su capacidad de procesamiento enparalelo, y a su bajo precio en comparación con los ASICs.

Objetivo: Conocer y aprender el manejo del software Xilinxpara emplear diseños digitales en tarjetas FPGAs.

Desarrollo de la práctica.

Antes que nada, primero debemos crear una carpeta en MiPC endisco C:// para guardar todos los archivos y/o proyectoscreados

Ejemplo.C://ArturoProjects

1.-Abrir en File/New Project…


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Fig. 1.3 File/NewProject

Una vez creado el ‘new project’

2.- Le damos un nombre al proyectoChecamos en C:/ que el donde vallamos a guardar el poyecto sea la carpeta que creamos desde el punto 1. (“Click” Next)

fig. 1.4NewProyect

3.- Verificamos los parámetros establecidos, si hay alguno de modificar, se modifica.(“click” Next)


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Fig. 1.5

4.- Agregar “new source” y crear un Modulo VHDL y darle nombre alarchivo .vhd (“click” Next)

Fig. 1.6

5.- Configurar entradas y salidas según el proyecto (“click” Next)

Fig 1.7 Configuracion entradas/salidas


DE LA LAGUNA 6.- Sale un resumen de entradas y salidas , verificar si no hacefalta otra entrada o salida

Fig. 1.8 Resumen1

7.- Una vez pasado el punto de arriba se crea el módulo VHDL y enseguida podemos crear una nueva fuente ‘add source’ (“click Next)

Fig. 1.9Add Source


DE LA LAGUNA 8.- Sale un resumen de todo nuestro proyecto, con entradas ysalidas, el nombre del proyecto, Fuentes (sources), Device.Checamos y damos en Finalizar.

9.- Aquí en esta hoja es la de trabajo

Fig. 1.10 Área de Trabajo

10.- Nos ubicamos en nuestro modulo .vhd y en el área de trabajotecleamos el programa


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Fig. 1.11 Teclear Syntax

11.- Una vez tecleado el programa checamos sintaxis y para eso nosvamos a ‘Check Syntax’ y con “click” derecho y luego damos en Runpara verificar si es correcta nuestra sintaxi. Y guardamos.


DE LA LAGUNA Fig. 1.12 Revisar Syntax

12.- Para poder ver el “interior” de nuestro diseño de cirtuito vamos a View RTL Schimatic

Fig. 1.13 RTL

13.- En seguida creamos un TestBenchWaveForm y lo nombramos(“click” Next).Se genera el TestBenchWaveForm y revisamos el resumen y damos“click” en finalizar.


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Fig. 1.14 Test Bench Wave Form Generar

14.-Esta pantalla nos dice que podemos ajustar el tiempo, si es unreloj o multiple relo, etc. En nuestro casoponemos Dual, singleclock, y 100000ns

Fig. 1.15 Parametros Clk


DE LA LAGUNA 14.-Genero el diagrama Test Bench Wave Form

Fig1.16 TBWF entrada/salida

15.- Generar la simulacion en Behavioral Simulation

Fig.1.17Simulacion


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16.-Crear nueva fuente Source

Con Implementation Contstraints File

Fig1.18

Implementation ConstrainFile

16.- Assing Package Pins, agregamos y/o asignamos las entradas y las salidas en la tarjeta.

Fig1.19 Asignar Pines


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Fig1.20 Pines

17.- Si queremos verificar que entradas y salidas le asignamos vemos el texto que creamos en Edit Constraints (Text)

Fig1.1.21 Text


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18.- Una vez realizado lo anterior, damos doble “click” a Configure Device (iMPACT)

Fig1.22iMPACT Configure Device

Enseguida damos aceptar a todo lo siguiente antes que aparezca la fig 1.19

19.- Agregar el archivo de programación (“click” Abrir) y enseguida nos va a salir una advertencia de cambio de reloj deinicio y le damos en “click” en Aceptar.

Fig1.23 Selec.bit


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*En esta ventana damos “click” en bypass

Fig1.24bypass

20.- Dentro de esta ventana damos “click” derecho en el primercircuito y cargamos el programa en donde dice ‘Program…’.

Fig1.25Program…

FINALIZAMOS NUESTRO PROYECTO Y ES HORA DE VER LOS RESULTADOS ENNUESTRA TRARJETA


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Conclusiones y Observaciones

En esta práctica pudimos concluir que este software es para el diseño y manejo de tarjetas FPGAs mediante códigos y simulaciones de fácil uso.

De una aplicación “sencilla” a una aplicación de “mayor dificultad” según nuestras necesidades, es por eso una de las ventajas de usar FPGA; la manipulación de la tarjeta.

Las FPGAs pueden ser usadas como sincronización de redes, sistemasde diseño o procesamiento digital, sistemas de imágenes médicas, reconocimiento de voz, etc.

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