INTRODUCCIÓN
La
presente actividad corresponde a la fase 6 del curso de Microelectrónica, las temáticas que acá abarcamos tienen que
ver todo el contenido del curso, o sea abarca las unidades 1,2 y 3, en ella destacaremos
de manera resumida y con unas conclusiones básicas acerca de todas las
temáticas estudiadas a los largo del curso.
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 una grúa, 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 una grúa, para ello solo se van a trabajar estados
digitales.
RESUMEN DE LAS ACTIVIDADES
DE LA FASE 6
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 las tres unidades que hacen parte del curso, o sea, las unidades
unidad 1, 2 y 3.
2- En el
foro para el trabajo colaborativo de la fase 6 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 grúa, 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 una grúa, 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 control de la grúa.
4- Luego cada
estudiante debió realizar mínimo tres intervenciones respecto a las
conclusiones y aspectos más relevantes que encontró según las lecturas de las unidades
1,2 y 3 y usando la rúbrica TIGRE
retroalimentara mínimo a dos compañeros junto con sus 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 esta la fase final del curso, el estudiante
junto con el grupo de trabajo colaborativo desarrolla el circuito integrado que
simule el comportamiento de una grúa de juguete, para ello deben diseñar el
layout que remplace la circuitería que el equipo de LEGO está descompuesto, por
lo que el objetivo de este diseño es el uso de la programación sin embargo los
estudiantes del curso de microelectrónica van a hacer el diseño de estos
integrados mientras se reparan los equipos de LEGO, para que estos circuitos
integrados se puedan diseñar, se debe tener en cuenta las siguientes
consideraciones:
La grúa que se solicita
es un elemento que se encuentra dentro de los equipos de LEGO, como no se puede
hacer la programación directa, los estudiantes de microelectrónica realizan el
layout del circuito integrado remplazando el microcontrolador que está
descompuesto y para ello se deben ajustar los parámetros de dirección y uso del
brazo robótico que tiene la grúa
El estudiante usa el
software propuesto por el curso para hacer la respectiva simulación y diseño
del layout solicitado
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 6
- Que
mediante el desarrollo de las actividades propuestas para la fase 6, 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.
- 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.
VIDEO ACERCA DEL DISEÑO, SIMULACIÓN Y GENERACIÓN
DEL LAYOUT DEL CIRCUITO INTEGRADO PARA EL CONTROL DE LA GRÚA
Link Video Diseño Integrado en DSCH y
Microwind:
CONCLUSIONES REFERENTES A LA ACTIVIDAD DE LA FASE 6
-
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
del Diseño de Circuitos Analógicos Usando FPAA’s, al diseñar y fabricar FPAA´s, un chip de estos
puede llegar a reemplazar muchos componentes analógicos estándar alcanzando
diseños de muy alta integración y con una alta precisión, adicional, se pueden
diseñar chips mixtos también programables en la parte digital para obtener CI
alta mente versátiles.
-
Con respecto
al lenguaje VHDL, vemos como el avance de la electrónica ha permitido el avance
de los sistemas computacionales y el software inmerso en estos, el avance en
este último campo ha proporcionado poderosas herramientas de software para a su
vez desarrollar la electrónica misma, o sea que a la final el mismo avance de
la electrónica ha propiciado herramientas para su propio avance exponencial.
-
En el caso de
los niveles de abstracción y representación de un circuito Micro electrónico, a
pesar de que en estas tecnologías se hace uso de herramientas matemáticas e
informáticas modernas disponibles, no es posible decir que la solución a la que
finalmente ha llagado un determinado diseño es el único y el mejor dentro de
muchos que en realidad no ha sido posible evaluarlos por la complejidad en
realizarlo, lo que haría demasiado grande el proceso de diseño y puesta a punto
y los costos serían inmensos, no siendo viable hacerlo en la realidad, así que
el diseño final tendrá una pequeña parte que tiene que ver con la intuición y
experiencia de los diseñadores, es un aspecto más como empírico, aunque pequeña
comparada con toda el conjunto de procedimientos, tecnologías y técnicas
estandarizadas usadas en el diseño, no deja de incluir en el diseño final.
-
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