Introduccion a FPGA - Apuntes 2. FPGAS PDF

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Clase introductoria sobre los FPGA, impartida por Yobany Diaz...

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Introducción a la programación de FPGAs Experimento 1: Contador en VHDL Objetivos: Conocer, Analizar y comprobar el funcionamiento de las tarjetas de FPGA y del lenguaje que utiliza VHDL Procedimiento: Se procede a copiar el código VHDL proporcionado por el profesor (imagen #1) en el programa Xilinx. Junto con este copiamos el código UCF, que es un simple archivo de texto que sirve como entrada adicional al compilador para indicarle como va a conectar las entradas y salidas del módulo hacia los pines de salida, las características de tiempo de señales rápidas (como las de los relojes), y muchas otras condiciones. Se busca el Datasheet de la tarjeta para comprobar si las salidas especificadas en el UCF son las que la tarjeta tiene, si no se corrigen. Compilamos el código en el programa Xilinx, si hay errores los corregimos y volvemos a compilar. Luego de compilado y revisados los errores, cargamos a la tarjeta y observamos como la tarjeta reacciona.

Resultados:

Imagen #1: Código VHDL para un contador usando leds.

Imagen #2: Tarjeta FPGA ejecutando el código VHDL de la imagen #1.

Imagen #3: Código UCF para la tarjeta FPGA

Análisis: El VHDL es un lenguaje de programación utilizado para describir circuitos digitales, en el código mostrado en la imagen #1, vemos como que está dividido por bloques, primero un bloque en el que declara todas la librerías que va a usar, luego declara la entidad contador y en esta sus entradas y salidas, después está el bloque de comportamiento o behavioral de la entidad contador, este es el cuerpo del programa, aquí se escribe todo el código que queremos que se ejecute durante el funcionamiento de la tarjeta. En el bloque de comportamiento vemos donde primero declara las señales y constantes que más adelante usara el proceso clock, luego se declara el proceso clock, un proceso es una sentencia concurrente en la que su contenido se ejecuta de forma secuencial, el proceso clock le asigna un valor a la función registro_interno dependiendo de si el reloj de la tarjeta esta en 1 o en 0. Al final está la asignación del valor a la función cuenta que es la que va a encender y apagar los leds de la tarjeta FPGA. El resultado esperado es ver como los LEDs van contando progresivamente, siendo el LED 0 el menos significativo y el LED 7 el bit más significativo del contador. Una vez la cuenta llega al máximo, el contador se reinicia a 0. Si presiona el botón 0, y lo mantiene presionado, el conteo debe parar, haciendo que todos los LEDs se apaguen....