Descrición

Curso eminentemente práctico, en el que se estudian los métodos de diseño e implementación de microprocesadores y microcontroladores empotrados mediante FPGAs.
Dicho estudio se particulariza para el microprocesador de 8 bits de libre uso "Picoblaze 2" y las FPGAs de bajo coste de la familia Spartan 2, ambos de Xilinx

En las 22 horas de prácticas del curso, cada dos alumnos dispondrán de un ordenador y de una placa de desarrollo basada en las FPGAs de la familia Spartan 2 de Xilinx.

Entidades organizadoras

• Luís Jacobo Álvarez Ruiz de Ojeda (986-812090 / jalvarez@uvigo.es).
  

• Francisco Poza González (986-812170 / fpoza@uvigo.es).
  

Información sobre o calendario (datas)

Período de preinscrición	20/06/2005 00:01 - 30/06/2005 23:59
Período de matrícula	02/07/2005 09:10 - 08/07/2005 23:59
Período de docencia	21/09/2005 - 29/09/2005

Prazas e créditos

Número mínimo de participantes	20
Número máximo de participantes	24
Créditos teóricos	0.8
Créditos prácticos	2.2
Validación de libre elección	2

Destinatarios/as

Titulados de las titulaciones:
- Ingeniería de Telecomunicación.
- Ingeniería Industrial.
- Ingeniería Técnica de Telecomunicación.
- Ingeniería Técnica Industrial.
Alumnos de últimos cursos de las mismas titulaciones.
Profesionales en el campo de la Electrónica con experiencia en microcontroladores y circuitos de lógica programable (PLDs, FPGAs), siempre y cuando reúnan los requisitos legales de acceso a la universidad.

Ver condiciones de acceso.

Obxectivos

• Estudio de los métodos de diseño e implementación de microprocesadores y microcontroladores empotrados mediante FPGAs.
  
• Concepto de sistema en un circuito (S.O.C.).
  
• Estudio del microprocesador “Picoblaze 2", directamente implementable en las FPGAs de la familia Spartan 2 de Xilinx.
  
• Aprendizaje de las herramientas necesarias para el desarrollo de aplicaciones mediante el microporocesador “Picoblaze 2" y las FPGAs de la familia Spartan 2 de Xilinx.
  
• Realización de sistemas digitales de aplicación real, basados en microprocesadores y FPGAs.

Condicións de acceso

Haber cursado y aprobado al menos una de las siguientes asignaturas:

• Sistemas Electrónicos con Lógica Programable, de la titulación de Ingeniería Técnica Industrial, especialidad Automática y Electrónica, de la Universidad de Vigo.
• Sistemas Digitales Programables 2, de la titulación de Ingeniería de Telecomunicación, especialidad Electrónica, de la Universidad de Vigo.
• Laboratorio de Sistemas Digitales Programables 2, de la titulación de Ingeniería de Telecomunicación, especialidad Electrónica, de la Universidad de Vigo.
  

En caso contrario, los solicitantes deberán poseer los siguientes conocimientos, que deberán demostrar adecuadamente:

• Nivel básico del lenguaje VHDL.
• Manejo de la herramienta Foundation o Foundation ISE de Xilinx.
• Microprocesadores. Arquitectura general. Lenguaje ensamblador.
• Manejo básico del sistema operativo Windows.

Criterios de selección

1. En primer lugar se seleccionará a los titulados por la Universidad de Vigo en alguna de las carreras mencionadas en el apartado “destinatarios”, que hayan cursado alguna de las asignaturas especificadas en el apartado “condiciones de acceso”.
2. En segundo lugar, se dará preferencia a los profesionales del campo de la Electrónica con experiencia profesional demostrable en VHDL, microprocesadores y circuitos de lógica programable de los tipos PLD y FPGA.
3. En tercer lugar, se dará preferencia a los alumnos de la Universidad de Vigo que hayan aprobado alguna de las asignaturas especificadas en el apartado de “condiciones de acceso”.
4. En los casos en que sea aplicable, se valorará la nota obtenida en las asignaturas especificadas en el apartado “condiciones de acceso”.
5. Se valorarán otros conocimientos y méritos relacionados con el campo de los microprocesadores y los circuitos de lógica programable de los tipos PLD y FPGA.
6. En igualdad de condiciones, la selección se realizará en base al orden de inscripción.
   

Calendario

7 días lectivos consecutivo (21/09/2005 - 29/09/2005):

• Los 6 primeros días en horario de 9:00 a 14:00, con un descanso de ½ hora.
• El último día en horario de 9:00 a 12:00
  

Programa

MÓDULOS TEORICOS (8 h.)

INTRODUCCIÓN A LOS CIRCUITOS DIGITALES CONFIGURABLES DEL TIPO FPGA (1 h.)

1. Introducción.
2. Antecedentes e historia del desarrollo de las FPGAs.
3. Definición y clasificación de las FPGAs.
4. Características generales de las FPGAs.
5. Ventajas de las FPGAs.
6. Aplicaciones de las FPGAs.
7. Análisis comparativo de las FPGAs con otras soluciones.

ARQUITECTURA DE LAS FPGAs DE LA FAMILIA SPARTAN 2 DE XILINX (1 h.)

1. Introducción.
2. Arquitectura de las FPGAs de la familia Spartan II de Xilinx.
3. Recursos lógicos:
4. Recursos de interconexión.
5. Tecnología.
6. Otras características.

MICROPROCESADOR “PICOBLAZE 2" DE XILINX (I) (2 h.)

1. Introducción.
2. Arquitectura interna del microprocesador Picoblaze 2.
3. Juego de instrucciones del microprocesador Picoblaze 2.

MICROPROCESADOR “PICOBLAZE 2" DE XILINX (II) (2 h.)

1. Introducción.
2. Arquitectura externa.
3. Diseño de periféricos para el microprocesador Picoblaze 2.

DISEÑO DE SISTEMAS BASADOS EN EL MICROPROCESADOR “PICOBLAZE 2", IMPLEMENTADO EN FPGAs DE LA FAMILIA SPARTAN 2 DE XILINX (2 h.)

1. Introducción. Concepto de sistema en un circuito (S.O.C.).
2. Etapas del diseño de microprocesadores empotrados con FPGAs.
3. Elección del microprocesador Picoblaze adecuado.
4. Diseño del programa del microprocesador Picoblaze
   
5. Simulación del programa del microprocesador Picoblaze 2.
6. Generación de los archivos necesarios para la implementación del microprocesador Picoblaze 2 con FPGAs de la familia Spartan 2 de Xilinx.
7. Diseño de circuitos periféricos del microprocesador Picoblaze 2 y circuitoadicionales.
8. Simulación de los circuitos periféricos y adicionales.
9. Implementación del sistema digital completo.

MÓDULOS PRÁCTICOS (22 h.)

INTRODUCCIÓN A LA HERRAMIENTA FOUNDATION ISE PARA EL DISEÑO DE SISTEMAS DIGITALES CON FPGAs DE XILINX (1'5 h.)

1. Introducción.
2. Fases del diseño de sistemas digitales mediante FPGAs con la herramienta Foundation ISE.
3. Fases del diseño con FPGAs.
4. Compilación del diseño.
5. Implementación del circuito.
6. Opciones de implementación para las FPGAs de la familia Spartan II de Xilinx.
7. Informes de implementación para las FPGAs de la familia Spartan II de Xilinx.
8. Realización de ejemplos.

VERIFICACIÓN DEL DISEÑO (1 h.)

1. Simulación funcional.
2. Simulación temporal.
3. Análisis de retardos mediante el fichero de informe de retardos.
4. Análisis de retardos mediante el programa Analizador de tiempos (“Timing Analyzer”).
5. Edición del diseño implementado.
6. Utilización del editor de FPGAs (“FPGA Editor”).
7. Realización de ejemplos.

TECNOLOGÍAS Y CONFIGURACIÓN DE LAS FPGAs (1 h.)

1. Introducción.
2. Tecnología y métodos de configuración de las FPGAs de la familia Spartan 2 de Xilinx.
3. Placas de desarrollo D2SB + DI/O4 basadas en la FPGA XC2S200E de la familia Spartan2 de Xilinx.
4. Obtención del fichero .BIT de configuración.
5. Programación de la FPGA. Herramienta ”iMPACT”.
6. Solución de problemas.
7. Realización de ejemplos.

HERRAMIENTAS DEL MICROPROCESADOR PICOBLAZE 2 DE XILINX (1'5 h.)

1. Introducción.
2. Programa ensamblador.
3. Programa simulador.
4. Realización de ejemplos básicos.

REALIZACIÓN DE CIRCUITOS PERIFÉRICOS PARA EL MICROPROCESADOR PICOBLAZE 2 (2'5 h.)

1. Introducción.
2. Realización en VHDL de un temporizador.
3. Realización en VHDL de un transmisor/receptor asíncrono RS232.
4. Realización en VHDL de un circuito de modulación de anchura de pulso (PWM).
5. Realización en VHDL de un circuito de control de un motor paso a paso.
6. Realización en VHDL de un circuito de lectura de un teclado matricial.

MÉTODO DE DISEÑO DE SISTEMAS DIGITALES BASADOS EN EL MICROPROCESADOR “PICOBLAZE 2" (2'5 h.)

1. Introducción.
2. Archivos fuente suministrados con el microprocesador Picoblaze 2.
3. Realización de un reloj digital mediante el microprocesador Picoblaze 2.

TRABAJOS DE DISEÑO DE SISTEMAS DIGITALES BASADOS EN EL MICROPROCESADOR “PICOBLAZE 2" (12 h.)

1. Realización de un sistema de comunicaciones basado en un transmisor/receptor asíncrono RS232 (4'5 h.).
2. Realización de un sistema de control básico para la instalación de alarma de una vivienda (4'5 h.).
3. Realización de un sistema de visualización de mensajes a través de un visualizador LCD (2 h.).
4. Acoplamiento del sistema de control de la alarma al sistema de visualización de mensajes a través de un LCD (1 h.).

Modo de pagamento

El precio de la matrícula es de 200 €.
Este precio incluye el libro "Diseño Digital con Lógica Programable" de la editorial Tórculo + CD-ROM con todo la documentación adicional del curso y el “software” necesario para diseñar microprocesadores con FPGAs.
Los alumnos podrán optar a una de las 4 becas de 50 € disponibles, que se asignarán antes de la fecha de matrícula en función del expediente académico, que deberán presentar aquellos alumnos que las soliciten.

Impartido en

Dpto. de Tecnología Electrónica.
E.T.S. Ingenieros Industriales.
Universidad de Vigo.
Lagoas (Marcosende).

Titulación

Los alumnos que asistan al curso y realicen correctamente los trabajos de diseño obtendrán un diploma de asistencia.

El título oficial del curso, expedido por la Universidad de Vigo, deberá ser solicitado al Vicerrectorado de Posgrado y Formación Permanente, previo pago de las tasas oficiales de 12’02 € (estas tasas no están incluidas en el precio de la matrícula).

Profesorado

D. Luis Jacobo Álvarez Ruiz de Ojeda.
Dr. Ingeniero Industrial.
Profesor Titular de la E.T.S.I.T. de Vigo.
Tlfo: 986-812090.
Email: jalvarez@uvigo.es

D. Francisco Poza González.
Dr. Ingeniero Industrial.
Profesor Titular de la E.T.S.I.I. de Vigo.
Tlfo: 986-812170.
Email: fpoza@uvigo.es

Sistema de avaliación

Realización de trabajos de diseño de sistemas digitales basados en el microprocesador Picoblaze 2, implementado en una FPGA de la familia Spartan 2 de Xilinx, mediante esquemáticos y VHDL.