Tabla de contenido

🔶Introducción

En el mundo de la electrónica digital, los dispositivos lógicos programables (PLDs) juegan un papel crucial al permitir la creación y modificación de circuitos digitales de manera flexible y eficiente. Estos dispositivos, combinados con herramientas de software especializadas, ofrecen a los ingenieros y diseñadores la capacidad de implementar lógica compleja, optimizar el rendimiento y verificar la funcionalidad antes de la implementación física. Este módulo explora las herramientas de generación de código para PLDs, sus funciones clave, ejemplos de software popular y alternativas libres que facilitan el diseño y desarrollo de proyectos digitales avanzados. A través de este recorrido, se pretende que los estudiantes adquieran las habilidades necesarias para utilizar estas herramientas en la creación de soluciones tecnológicas innovadoras.

📘 Fundamento teórico

📖 Flujo de trabajo

El diseño de circuitos de lógica programable sigue un flujo de trabajo estructurado que garantiza la correcta implementación de sistemas digitales:

1. Modelo Matemático del Sistema:
   • Se crea un modelo matemático que describe el comportamiento del sistema digital, incluyendo operaciones clave como el tiempo discreto.
2. Simulación del Modelo Matemático:
   • Se simula el modelo bajo diferentes estímulos para validar su comportamiento y corregir posibles errores antes de la implementación.
3. Diseño de Circuito Digital:
   • Se elabora un diseño circuital que implementa el modelo matemático, utilizando herramientas de software para capturar el esquema y generar código.
4. Implementación de Circuito Digital:
   • El diseño se implementa físicamente en un PLD utilizando un lenguaje de descripción de hardware (HDL), asegurando que el sistema funcione según lo especificado.

📖 Herramientas de Generación de Código para Dispositivos Lógicos Programables (PLDs)

Los dispositivos lógicos programables (PLDs) son componentes esenciales en el diseño de circuitos digitales, ya que permiten implementar lógica compleja de manera flexible y reconfigurable. Para programar estos dispositivos, se utilizan software especializado que facilita la generación de código y su posterior carga en los PLDs.

📄 Funciones de los Software de Generación de Código

Los software para la generación de código para PLDs ofrecen diversas funcionalidades que simplifican el proceso de diseño y programación. Entre las funciones más comunes se encuentran:

• Editor de Diseño: Permite crear y editar el diseño del circuito utilizando una interfaz gráfica intuitiva.
• Simulación: Posibilita simular el comportamiento del circuito antes de la implementación física, lo que ayuda a detectar errores y realizar ajustes.
• Generación de Código: Transforma el diseño del circuito en código específico para el PLD seleccionado, ya sea en lenguajes de descripción de hardware (HDL) como VHDL, Verilog, ABEL -HDL, o en archivos binarios directamente compatibles con el dispositivo.
• Optimización: Optimiza el código generado para mejorar el rendimiento y la eficiencia del circuito implementado.
• Verificación: Realiza verificaciones automáticas para garantizar la corrección y coherencia del diseño.
• Soporte de Dispositivos: Ofrece soporte para una amplia gama de PLDs de diferentes fabricantes, lo que permite trabajar con distintos tipos de dispositivos según las necesidades del proyecto.

📖 Ejemplos de Software para la Generación de Código

Existen numerosas herramientas de software disponibles para la generación de código para PLDs, cada una con sus características específicas y su enfoque particular. Algunos ejemplos populares incluyen:

• Xilinx Vivado: Es una suite de herramientas de desarrollo para dispositivos CPLD, FPGA y SoC de Xilinx. Ofrece un conjunto completo de funciones para diseño, simulación, síntesis y programación de PLDs.

• Altera Quartus Prime: Desarrollado por Intel (anteriormente Altera), Quartus Prime es otra opción popular para el diseño y programación de CPLD y FPGA. Proporciona una interfaz gráfica intuitiva y potentes herramientas de optimización.

• Lattice Diamond: Lattice Diamond es una suite de software de diseño para dispositivos de Lattice Semiconductor. Ofrece capacidades de diseño y verificación avanzadas, junto con soporte para una amplia gama de dispositivos Lattice.

  

Para dispositivos PLD

• Lattice ISP Lever: Este software de Lattice Semiconductor está especialmente diseñado para la programación y configuración de dispositivos de la familia Lattice. Permite la generación de archivos de configuración y su carga en los dispositivos PLD de manera eficiente y segura.

  <aside> 🌐 Enlace oficial de descarga

  https://www.latticesemi.com/ispleverclassic#_8DDD3F1AD0A04C95A09765E0F8F79401

  </aside>

• WinCUPL: herramienta de software desarrollada por Microchip que se utiliza para diseñar y programar dispositivos lógicos programables (PLDs). Permite a los ingenieros de diseño crear lógica combinacional y secuencial utilizando una interfaz gráfica intuitiva para describir el comportamiento de los dispositivos en lenguaje CUPL.

  <aside> 🌐 Enlace oficial de descarga

  https://www.microchip.com/en-us/products/fpgas-and-plds/spld-cplds/pld-design-resources

  </aside>

📖 Herramientas de Generación de Código de acceso Libres para PLD

Las herramientas libres para PLD son recursos indispensables en el diseño y desarrollo de circuitos digitales programables, estas no dependen de alguna compañía y son de uso público y gratuito.

Estas herramientas proporcionan una variedad de funciones que van desde la creación y simulación de diseños hasta la generación de código para la configuración de dispositivos de lógica programable.

📄 IceStudio

IceStudio es una herramienta de diseño de hardware de código abierto diseñada específicamente para trabajar con dispositivos de la familia ICE de Lattice Semiconductor. Proporciona una interfaz gráfica intuitiva que permite a los usuarios diseñar circuitos digitales de manera visual mediante la conexión de bloques funcionales. IceStudio también ofrece capacidades de simulación que permiten verificar el funcionamiento de los diseños antes de cargarlos en los dispositivos físicos.

Estas herramientas libres para PLD son fundamentales para los diseñadores de circuitos digitales, ya que proporcionan una forma económica y accesible de crear y simular diseños complejos, facilitando el desarrollo de proyectos en el ámbito de la lógica programable.

Espero que esta información sea útil para tu trabajo. Si necesitas más detalles o tienes alguna otra pregunta, no dudes en preguntar.

Icestudio

📄 LogicAid

LogicAid es una herramienta de diseño de circuitos digitales de código abierto que ofrece una interfaz intuitiva para la creación y simulación de diseños. Permite a los usuarios diseñar circuitos complejos mediante la combinación de compuertas lógicas, flip-flops y otros elementos de lógica digital. Además, proporciona capacidades de simulación que permiten verificar el funcionamiento correcto de los diseños antes de la implementación física.

📄 Boole Deusto

Boole Deusto es un software gratuito que permite diseñar y simular circuitos digitales utilizando el álgebra de Boole. Con Boole Deusto, los usuarios pueden crear circuitos combinacionales y secuenciales de manera sencilla, utilizando una interfaz gráfica intuitiva. Además, ofrece herramientas de simulación que permiten probar el funcionamiento de los diseños y detectar posibles errores antes de la implementación.

WebLab‑Deusto - Boole-Deusto

❓Preguntas

1. ¿Cuáles son algunas de las funciones clave que ofrecen los software de generación de código para PLDs?
2. ¿Qué ventajas ofrece la simulación previa a la implementación física en el diseño de circuitos digitales?
3. ¿Puedes mencionar ejemplos de software para la generación de código para PLDs y sus fabricantes respectivos?

🧠 Ejercicios

1. Investiga y compara las características de al menos dos herramientas de generación de código para PLDs.
2. Realiza un diseño simple utilizando un software de generación de código y simula su funcionamiento antes de implementarlo en un PLD.
3. Explora las opciones de optimización disponibles en una herramienta de generación de código y evalúa su impacto en el diseño final.

📓Actividades

1. Diseña un circuito digital utilizando un software de generación de código y documenta el proceso paso a paso.
2. Realiza una presentación sobre las características y ventajas de una herramienta específica de generación de código para PLDs.
3. Colabora con tus compañeros para realizar un proyecto conjunto utilizando un software de generación de código y presenten los resultados obtenidos.

❗Véase también

✔️ Referencias

Lattice Semiconductor Corporation. (s/f). ispLEVER Classic Software. Recuperado de https://www.latticesemi.com/en/Products/DesignSoftwareAndIP/FPGAandLDS/isplever

Microchip Technology Inc. (s/f). WinCUPL User's Guide. Recuperado de https://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/cupl_man.pdf

Xilinx Inc. (s/f). ISE Design Suite. Recuperado de https://www.xilinx.com/support/download.html

Altera Corporation. (s/f). Quartus Prime Software. Recuperado de https://www.intel.com/content/www/us/en/software/programmable/quartus-prime/download.html

Diapositivas, folletos y hojas de cálculo de FPGA Boot Camp. (2022, September 6). Retrieved February 22, 2023, from TryEngineering.org Powered by IEEE website: https://tryengineering.org/es/tryengineering-community-resources/fpga_boot_camp-slides-flyer-and-spreadsheets/

👁️‍🗨️ Otros temas

📚 Tabla de contenido

🗓️ Semana 4 - 📗 Fundamentos de Álgebra Booleana

Álgebra Booleana

Compuertas lógicas AON

Compuertas lógicas Negadas

Exploración Circuitos Integrados

Circuitos Integrados de compuertas TTL y CMOS

Leyes y teoremas

Propiedades del álgebra booleana

Práctica N.º 02 - Lógica con circuitos integrados TTL

🗓️ Semana 5 - 📗 Propiedades del Álgebra Booleana

Teorema de D’Morgan

Principios Básicos de Lógica Programable

Software para Dispositivos Lógicos Programables

Diseño con captura esquemática

Arquitectura SPLD

Esquemático, ecuación y tdv

Práctica N.º 03 - Diseño esquemático de compuertas lógicas

🗓️ Semana 6 - 📗 Aplicaciones con Álgebra Booleana

Minitérminos

Máxiterminos

Representación por forma de onda

Minimización de funciones booleanas

Práctica N.º 04 - Expresiones AND/OR y OR/AND con captura esquemática