INTRODUCCIÓN
La
presente actividad corresponde a la fase 5 del curso de Microelectrónica, las temáticas que acá abarcamos tienen que
ver con aplicación de dispositivos lógicos programables, con el diseño de la
lógica programable, con la estructura de los FPGA, con los autómatas
programables, con el diseño de las familias FPAA’s y con las diferentes aplicaciones
de los dispositivos lógicos programables. En este blog se presentará un link
que los llevará a observar un libro electrónico diseñado en Calameo donde se
expone sobre la temática de aplicación de dispositivos lógicos programables
según las lecturas de la unidad 3, en ella destacaremos de manera resumida y
con unas conclusiones básica, lo que tiene que ver con FPGA´S (FIELD
PROGRAMMABLE GATE ARRAY, con el dispositivos DSP, con las NUEVAS
INCORPORACIONES A LA ARQUITECTURA BÁSICA DE LOS FPGA’S y con los PLC
(Controladores Lógicos Programables).
También
se presentará un link que lo llevará a un video donde se expone la solución
acerca del diseño de un circuito integrado de bajo costo hecho a la medida para
que este sirva de control digital a un Robot Minizumo, el diseño es propuesto bajo un caso de estudio,
dentro de los pasos a seguir tenemos en primera instancia generaremos la tabla
lógica de verdad de entradas vs salidas, luego realizamos la simplificación y
de paso obtenemos las ecuaciones para cada salida dependiendo del estado de las
entradas, posteriormente hacemos la simulación de los circuitos lógicos antes
diseñados utilizando DSCH y finalmente generamos el layout en Microwind, para
este caso en particular el diseño del circuito integrado debe ser capaz de
simular el comportamiento de un robot minizumo, para ello solo se van a
trabajar estados digitales.
RESUMEN DE LAS
ACTIVIDADES DE LA FASE 5
1- Cada
estudiante se apropió del conocimiento ofrecido por las lecturas tanto
complementarias como sugeridas que se encuentran en el entorno de conocimiento
referente a la unidad 3.
2- En el
foro para el trabajo colaborativo de la fase 5 cada estudiante
(participaron 4 estudiantes) analizó el caso de estudio planteado dentro de
esta guía concerniente al diseño de un circuito integrado para el control de un
digital para un robot minizumo de dos ruedas cada una con su correspondiente
motor, el diseño es propuesto bajo un
caso de estudio, dentro de los pasos a seguir tenemos en primera instancia
generaremos la tabla lógica de verdad de entradas vs salidas, luego obtenemos
las ecuaciones para cada salida dependiendo del estado de las entradas,
posteriormente hacemos la simulación de los circuitos lógicos antes diseñados utilizando
DSCH y finalmente generamos el layout en Microwind, para este caso en
particular el diseño del circuito integrado debe ser capaz de simular los
movimientos de un robot minizumo, para ello solo se van a trabajar estados
digitales.
3- Posteriormente un
estudiante del grupo a nombre del mismo y mediante un video realizó una
presentación acerca del desarrollo paso a paso de la solución del diseño del
circuito integrado para el robot minizumo.
4- Luego cada
estudiante debió realizar mínimo tres intervenciones respecto a las
conclusiones y aspectos más relevantes que encontró según las lecturas de la
unidad 2 y usando la rúbrica TIGRE
retroalimentara mínimo a dos compañeros junto con sus aportes, finalmente con
este material se hizo un libro digital en Calameo donde se expusieron dichos
aportes.
5- Todo lo anterior
debió subirse al presente blog para ser expuesto como parte del trabajo
requerido.
Caso de estudio
En el curso de introducción a la
ingeniería electrónica del pensum nuevo se tiene el problema que el componente
práctico del curso se usan unos dispositivos de programación lógica llamados
LEGO, estos dispositivos se pueden programar para que se usen como seguidores
de línea, evasores de obstáculos y distintos tipos de robots automatizados,
pero estos se encuentran descompuestos y no se pueden usar dentro del curso,
por lo que se debe solicita a los estudiantes del curso de microelectrónica
diseñar los diferentes integrados en cada Fase y sus layouts para que se pueda
suplir la necesidad de desarrollar el componente práctico del curso:
Para la Fase 5 el
estudiante junto con el grupo de trabajo colaborativo desarrolla la tercera
fase para el diseño del circuito integrado que debe suplir la necesidad del
curso de introducción a la ingeniería electrónica, para ello se solicita que
los estudiantes deben diseñar el integrado para un robot de mini-zumo tenga la
movilidad de acuerdo a los contrincantes que va a enfrentar, para ello se debe
tener en cuenta lo siguiente:
- El circuito integrado que para este caso es el
layout del mini-zumo debe ser capaz de moverse de acuerdo a 3 contrincantes que
se le enfrente
- El mini-zumo se programa antes que el contrincante
salga a la arena para que se pueda movilizar de acuerdo a este
- Se debe diseñar los comandos para el grado de giro
de las llantas 1 y 2
Para que los estudiantes
y el grupo de trabajo colaborativo pueda diseñar el integrado, se ha dejado las
especificaciones de entrada y salida con el fin de trabajar con estados
binarios dado que solo se solicita el diseño del layout del circuito integrado,
por ende no se debe hacer diseños en otro software que no sea Microwind y DSCH
OBJETIVOS PARA LA FASE
4
- Que
mediante el desarrollo de las actividades propuestas para la fase 5, los
estudiantes analicen y pongan en práctica conceptos fundamentales de los diseños
de circuitos integrados digitales aplicados a la microelectrónica, mediante el
diseño de un circuito integrado hecho a la medida, en el software
Microwind realiza el diseño funcional del circuito integrado y en el software
DSCH genera el desarrollo del circuito integrado y genera su layout.
- Que el
estudiante comprenda e interprete los diagramas esquemáticos y layouts
generados mediante simulaciones y uso de software Microwind con el fin de
conocer el diseño de circuitos integrados.
- Que el estudiante
identifique las metodologías de diseño y uso de estos aplicando a ejercicios
relacionados con el caso de estudio propuesto, como también el desarrollo y
análisis de las temáticas relacionadas para la elaboración de circuitos
integrados.
- Que el estudiante
comprenda el diseño de la lógica programable aplicándolo al caso de estudio
propuesto, utilizando las referencias sugeridas y desarrollo de ejercicios
planteados y propuestos.
- Que el estudiante comprenda el diseño de las
familias FPAA’s y Diferentes aplicaciones de los Dispositivos Lógicos
Programables para ser usados en aplicaciones en el campo real.
- Que el
estudiante identifique las estructuras de los FPGA y uso de estos aplicando a
ejercicios relacionados con el caso de estudio propuesto, como también el
desarrollo y análisis de las temáticas relacionadas para la elaboración de
circuitos integrados.
- Que el estudiante comprenda los autómatas
programables, especialmente los PLC
- El
estudiante genere un blog y por medio de este pone en práctica su capacidad
creativa y de investigación, exponiendo en el sitio creado tanto las
actividades llevadas a cabo durante la presente fase.
LIBRO CALAMEO CON LAS CONCLUSIONES Y
ASPECTOS RELEVANTES IDENTIFICADOS
POR LOS INTEGRANTES DEL GRUPO
URL del Libro Calameo
LIBRO EN CALAMEO
VIDEO ACERCA DEL DISEÑO, SIMULACIÓN Y
GENERACIÓN DEL LAYOUT DEL CIRCUITO INTEGRADO PARA EL CONTROL DEL CARRITO EVASOR
DE OBSTÁCULOS
Link Video Diseño Integrado en DSCH y
Microwind:
CONCLUSIONES REFERENTES A LA ACTIVIDAD
-
Mediante las
lecturas pudimos evidenciar como en el caso de los FPGA´S (FIELD PROGRAMMABLE
GATE ARRAY), un aspecto destacable tiene que ver con el tema de las
interconexiones en este tipo de integrados, se considera que estas
interconexiones ocupan entre el 70% y el 90% del área total del integrado y la
lógica activa es la ocupa la menor área, para una persona que no conoce del
tema, es muy alta el área usada en el entramado para el conexionado.
-
En el caso de
los circuitos integrados DPS, podemos concluir como los microprocesadores
usados en estos deben ser de gran desempeño para poder estar a la altura de los
tiempos de procesamiento en este tipo de aplicaciones, rápidas y de muchos
cálculos numéricos.
-
Podemos ver
como estos chips modernos de los FPGA´s pueden llegar a ser demasiado
complejos, el hecho de tener embebidos en los chip circuitos integrados
complejos como los microprocesadores, nos da una idea de lo que llega a ser un
chip moderno de estos.
REFERENCIAS
BIBLIOGRÁFICAS
Robayo, F. (2009). Diseño con Lógica Programables y Estructura de los
FPGAs. Bogotá D.C. Universidad Nacional Abierta y/a Distancia. Recuperado de http://hdl.handle.net/10596/11271
Robayo, F. (2009). Otros Dispositivos Programables y Familias FPAAs.
Bogotá D.C. Universidad Nacional Abierta y/a Distancia. Recuperado de http://hdl.handle.net/10596/11272
Vallejo, H. (2005). Los controladores lógicos programables. Recuperado
de http://www.todopic.net/utiles/plc.pdf
Magdaleno, E., Rodríguez, M., Ayala, A., Mendoza, B., & Rodríguez,
S. (2004). Metodología para el Aprendizaje de Sistemas Electrónicos Digitales y
su Diseño. Recuperado de http://e-spacio.uned.es/fez/eserv.php?pid=taee:congreso-2004-1133&dsID=SP102.pdf