INTRODUCCINVHDL es un lenguaje de descripcin de hardware estandarizado por la IEEE (1076-93). Es un acrnimo: V se toma por Very High Speed Integrated Circuit ( Circuito Integrado de muy alta velocidad ), y HDL significa Lenguaje para la Descripcin de Hardware. Trmino acuado por el DoD (Department of Defense) de USA, quienes fueron los primeros en usarlo para: Documentacin, modelado y simulacin de dispositivos electrnicos. Los simuladores de VHDL surgen en los 90s. VHDL no fue creado para sntesis, esta propiedad se le agreg al buscar formas que ayuden a automatizar los procesos de diseo.Estos lenguajes fueron desarrollados para hacer frente a la creciente complejidad de los diseos. Se puede hacer una analoga con los que se pueden llamar lenguajes de descripcin de softwareLos HDLs son usados para modelar la arquitectura y comportamiento de sistemas electrnicos discretos. Se utilizan en la fase de diseo Necesidad de Simulador lgico Herramienta necesaria para reproducir el comportamiento del sistema modelado Permite la verificacin del sistema diseado. Actualmente existen herramientas software que permiten pasar de dichas descripciones a diseos a nivel de puertas

4.1 DISPOSITIVOS LOGICOS PROGRAMABLESLos dispositivos formados por arreglos de compuertas AND y OR que se pueden programar para conseguirfuncioneslgicas especficas .Son utilizados en muchas aplicaciones para reemplazar a los circuitos SSI Y MSI. Su arreglo matricial permite la programacin tanto laestructuraAND como la OR.

4.1.1 TIPOSExisten 2 tipos de dispositivos lgicos, los cuales pueden programarse para obtener ciertas funciones combinacionales o secuenciales, GAL y PALS. Las PALS slo se programan 1 vez y la ecuacin no puede ser modificada; en cambio las GAL pueden ser reprogramadas varias veces. PLD (Programmable Logic device) Es un circuito integrado que puede ser programado por el usuario para desarrollar una ancha variedad de operaciones lgicas: Las clases de PLDs son SPLDs, CPLDs, y FPGAs. SPLD: (simple PLD) Tiene menos de 1000 compuertas, tambin se conoce como PLD de baja densidad. CPLD: (complex PLD) PLD de alta densidad, contiene macroceldas que estn interconectadas a travs de una unidad de ruteo central. Provee alta velocidad y desempeo predecible. GAL: (Generic Array Logic) Familia de dispositivos de baja densidad inventada por Lattice Semiconductor.MEMORIAS RAM. Son dispositivos donde se pueden almacenar varios datos numericos, segn su capacidad. La escritura y lectura de este tipo de memorias se realiza slo cuando existe alimentacin. DRAM (memoria dinmica) basada en transistores por lo cual es reducible. Es lenta por que necesita que est pasando corriente (refresh) SRAM (memoria esttica) basada en flip-flops, es mucho ms rpida que la anterior ya que no necesita de una corriente que alimente al circuito para mantener el estado de los datos. ROM. Dispositivos similares a los anteriores pero los nmeros almacenados no se pierden al suspender la alimentacin PROM. Grabada de fbrica, no es borrable EPROM. Se puede grabar elctricamente pero al borrado es con luz ultravioleta EEPROM. Se borra y graba elctricamenteCaractersticas Los Dispositivos Lgicos Programables (PLD) son una alternativa tecnolgica al diseo electrnico tradicional. Se requiere destreza en la programacin. Se requieren de dispositivos de programacin Se experimenta contarjetasdedesarrollo, que son costosas. Es mas confiable la electrnica del circuito Elproductofinal es menos caro La salida almercadodel producto es rpida.

4.1.3 FABRICANTESPHILIPS Se fund 15 de mayo de 1891,Eindhoven, Pases Bajos. Philips & Co. se fund con el objetivo de satisfacer la creciente demanda de bombillas tras la comercializacin de la electricidad.Chips Nexperia.Disco compacto con una calidad impensable en un medio analgico.Cassette, Philips introdujo el estndar de este dispositivo de grabacin.Centrales coronarias que caben en una mano. Pueden resolver un ataque cardaco en menos de un minuto.Philips tiene en Eindhoven uno de los laboratorios de investigacin ms importantes del mundo, donde ha creado tendencias mundiales con productos innovadores como elCassette, elCD, elDCC, elCD-ROM, elvdeo, elDVDyblu-ray.-TEXAS INSTRUMENTS Es una empresa norteamericana con sede enDallas(Texas,EE. UU.) que desarrolla y comercializasemiconductoresy tecnologa paraordenadores. TI es el tercer mayor fabricante de semiconductores del mundo trasIntelySamsungy es el mayor suministrador decircuitos integradospara telfonos mviles. Igualmente, es el mayor productor deprocesadores digitales de sealy semiconductores analgicos. Otras reas de actividad incluyen circuitos integrados paramdemde banda ancha, perifricos para ordenadores, dispositivos digitales de consumo.Actualmente, TI est formada por dos divisiones principales: Semiconductores (SC) y Soluciones para Educacin y Productividad (E&PS, son sus siglas en ingls). Una tercera divisin, Sensores y Control (S&C), fue vendida aBain Capital LLCen2006, y posteriormente renombrada comoSensata. -LATTICELattice Semiconductor Corporationes unEstados Unidosfabricante con sede de alto rendimientodispositivos lgicos programables(FPGAs,CPLDs, ySPLDs).[2]Fundada en 1983,Adems deCPLDsy SPLDs, de celosa tambin fabricaprogramables en campo arreglos de compuertas(FPGAs), programable de seal mixta y productos de interconexin, software relacionado yla propiedad intelectual(IP).ALTERAAltera es uno de los pioneros de la lgica programable, siguiendo lderes notables anteriores comoSigneticsyMMIen la introduccin de PLDs. Altera desarrolla algunas caractersticas que estn orientadas hacia capacidad de sistemas en chips programables (SOPC).Altera ofrece tambin el softwareQuartus II, dirigido al diseo y simulacin de circuitos lgicos. Aunque su software soporta extensivamenteVHDLyVerilogcomo principales lenguajes, Altera es el desarrollador delenguaje de descripcin de hardwareconocido comoAHDL.CYPRESS SEMICONDUCTORCypress Semiconductor Corporationes unaamericanaempresa de diseo y fabricacin de semiconductores fundada porTJ RodgerSLa compaa se centr inicialmente en el diseo y desarrollo de la alta velocidadCMOSSRAM,EEPROM,dispositivos PALydispositivos lgicos TTLTiene su sede enSan Jos, California, y cuenta con divisiones en elEstados Unidos,Irlanda,Indiay lade Filipinas, as como unaplanta de fabricacinen Minnesota.Adems, Cypress ha incorporado algunas de su tecnologa en filiales, con el fin de acelerar el desarrollo de productos como elPSoCProgrammable System-on-Chip (SoC) que integra componentes analgicos y digitales con un microcontrolador en un solo chip para formar un solucin completa parasistemas embebidos.XilinxEs unamericano compaa de tecnologa, principalmente un proveedor de dispositivos lgicos programables.Es conocido por haber inventado lamatriz de puertas programables de campo(FPGA) y como el primerode los semiconductoresempresacon una fbrica propiade fabricacindel modelo.Fundada enSilicn Valleyen 1984 .Diseos de Xilinx, desarrolla y comercializa productos lgicos programables, incluidos los circuitos integrados (CI), herramientas de software de diseo, funciones de sistema predefinidas entregados como ncleos de propiedad intelectual (IP), servicios de diseo, formacin del cliente, ingeniera de campo y soporte tcnico AMDAdvanced Micro Devices, Inc.(NYSE:AMD) oAMDes una compaa estadounidense desemiconductoresestablecida enSunnyvale,California, que desarrollaprocesadores de cmputoy productos tecnolgicos relacionados para el mercado de consumo. Iniciativa 50X15Consiste en que la mitad de la poblacin cuente con la capacidad de conectarse a internet para el 2015; esto se logra a travs de concursos entre universidades de varios pases donde desarrollan las mejores soluciones para cada regin del planeta basadas en la tecnologa de AMD.STMicroelectronicsEs una compaa internacional de Derecho holands pero de origen francs e italiano.que desarrolla, fabrica y comercializacircuitos integrados(semiconductores). Es uno de los principales actores mundiales en el sector econmico de la produccin desemiconductoresy el primero europeo, as como en los segmentos de las cabezas de impresoras de chorro,MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems), codificadoresMPEGy chips desmartcards, circuitos integrados para automviles, perifricos informticos y chips para aplicaciones inalmbricas y mviles.

4.1.4 PASOS PARA EL DISEO CON PLDSel proceso de diseo lgico con plds se resume en tres grandes etapas:

1. diseo lgico 2. implementacin del diseo 3. verificacin del diseo. Dentro de la primera etapa, los pasos involucrados son los mismos que en cualquier diseo digital, combinatorio o secuencial, y se pueden subdividir en los pasos siguientes: definir el problema. generar un diagrama a bloques. obtener tabla de verdad. derivar ecuaciones lgicas que describen la operacin del diseo. La implementacin del diseo consiste en seleccionar y usar las herramientas, tanto de hardware y software, necesarias para la traduccin de los resultados a un mapa de fusibles para la programacin del chip. Esta fase consiste en: Seleccin del pld. hacer archivo de ecuaciones correr software, como por ejemplo el opal (national), para generar archivo mapa de fusibles. configurar programador universal. programar chip la etapa final consiste en la verificacin del diseo en la cual la correcta programacin del pld es comprobada, por medio de tcnicas de simulacin. Los pasos de la verificacin son: generacin de vectores de prueba. Simulacin del funcionamiento del pld en la computadora, Prueba funcional del dispositivo. Documentacin del diseo.

4.2 PROGRAMACIN DE CIRCUITOS COMBINACIONALES CON HDLProgramacin de circuitos combinacionales con HDL Los circuitos combinacionales son aquellos cuyovalorde saluda depende nicamente delos valoresde entrada Comparadores SumadoresMultiplexoresCodificadores Decodificadores Convertidores de cdigo.

4.2.1 POR CAPTURA ESQUEMTICA Estructural en este caso el comportamiento de un sistema o circuito es descrito mediante modelos lgicos establecidos de los componentes que conforman al sistema o circuito como son: compuertas, sumadores, contadores etc...Modelos lgicos pueden ser:Diseados por el usuario Predefinidos por el fabricanteAlmacenados en paquetes contenidos en las bibliotecas de herramienta de desarrollo.

4.2.2 POR TABLA DE VERDADPara aclarar el proceso es necesario un ejemplo especfico, la tabla de verdad especifica un circuito combinacional con dos entradas y dos salidas. Las funciones de BOOLE pueden expresarse en suma de trminos mnimos. El diseo de circuitos combinacionales parte la especificacin del problema y culmina en un diagrama lgico de circuitos o un conjunto de funciones booleanas a partir de las cuales se puede obtener el diagrama lgico

4.2.3 POR ECUACIONES BOOLEANASPorEcuacionesBooleanas El Modelado De Un Circuito Lgico Por Flujo De Datos, Indica La Forma En Que Los Datos Se Pueden Transferir De Una Seal A Otra Sin Necesidad De Declaraciones Secuenciales (If-Then-Else). Este Tipo De Descripciones Permite Definir El Flujo Que Tomarn Los Datos Entre Mdulos Encargados De RealizarOperaciones. En Este Tipo De Modelado Se Pueden Utilizar; Mediante Sentencias When-Else, O Por Medio De Ecuaciones Booleanas.

4.2.4 POR DESCRIPCION DE COMPORTAMIENTOPor descripcin decomportamiento. El modelado comportamental, describe el funcionalmente de un circuito. Se trata de una descripcin funcional por que expone la forma en que trabaja el circuito, es decir, las descripciones consideran la relacin que hay entre las entradas y las salidas del circuito, sin importar como est organizado en su interior

4.3 PROGRAMACION DE CIRCUITOS SECUENCIALES HDLProgramacin de circuitos secuenciales con HDL . Un circuito secuencial esta formado por un circuito combinacional y un elemento dememoriaencargado de almacenar de forma temporal lahistoriadel sistema. En VHDL se caracterizan por la existencia de un clock Un clock no es ms que una base detiempoque hace que un circuito se vuelva sncrono Flip flops: SR, JK, D. ContadoresRegistrosMaquinas deestado.

4.3.1 POR CAPTURA ESQUEMATICALos programas de captura esquemtica son aplicaciones creadas para esbozar circuitos electrnicos y exportar los esquemas como archivos netlist; los cuales satisfacen la sintaxis de algn ncleo de simulacin en particular.Dentro de este grupo de programas, que delegan al usuario la tarea de enlazar los archivos netlist generados con el ncleo de simulacin, se encuentran: XCircuit 11,y gschem 12; pertenecientes a los grupos Open Circuit Design ygEDA , respectivamente. La principal caracterstica de ambos programas, es que pueden generar dibujos decircuitos de gran calidad, debido a la tecnologa utilizada en su implementacin: el lenguaje Postscript para la descripcin de diagramas. Sin embargo, se aprecia una ligera diferencia entre estas dos aplicaciones, locual podra ayudar a discriminar entre unay otra. Poruna parte, el autor de gschem reconoce que XCircuit produce mejores salidas grcas; y por otra, gschem est ms orientado al diseo de circuitos que a dibujos de calidad en s, lo cual se aprecia en su funcionalidad. Lamentablemente, la desventaja de programas de este tipo, es el hecho de tener que enlazar explcitamente el ncleo de simulacin; lo cual incrementa la curva de aprendizaje de usuarios provenientes de ambientes ms amigables.

4.3.2 POR TABLA DE VERDADLatabla de verdades un instrumento utilizado para la simplificacin de circuitosdigitalesa travs de su ecuacin booleana.Lastablas de verdadpueden tener muchas columnas, pero todas las tablas funcionan de igual forma.Hay siempre una columna de salida (ltima columna a la derecha) que representa elresultadode todas las posiblescombinacionesde las entradas.El nmero total de columnas en unatabla de verdades la suma de las entradas que hay + 1 (la columna de la salida).

El nmero de filas de la tabla de verdad es la cantidad decombinacionesque se pueden lograr con las entradas y es igual a 2n, donde n es el nmero de columnas de latabla de verdad(sin tomar en cuenta la columna de salida)

4.3.3 POR ECUACIONES BOOLEANASLos Nmeros Reales lo conocemos muy bien, as como todas las operaciones definidas en l. Estamos acostumbrados a trabajar con ellos desde pequeos, por eso este tipo de Ecuaciones nos parecen intuitivas y sencillas, aunque no comprendamos lo que significan las variables usadas. Hemos dicho que los circuitos digitales trabajan con nmeros, y que estos nmeros se expresan en binario. Veremos ms adelante cmo con un conjunto de ecuaciones podemos describir lo que hace un circuito, que transforma los nmeros de la entrada y los saca por la salida.

4.3.4 POR DESCRIPCIN DE COMPORTAMIENTODescripcin VHDL de comportamiento.- Esta es quizs la etapa mas importante del diseo, ya que en ella se toman decisiones claves para el resultado final.El mtodo se clarifica con un ejemplo, en el cual se ha buscado tambin la aplicacin delos criterios de jerarqua, modularidad y regularidad. Para ello se trata de que todos los pasos de la secuencia sean iguales, cuando ello es posible. Tambin se siguieron las recomendaciones de no usar lgica auxiliar en las seales de reloj (todos los cambios del sistema se producen sincronizados con la seal de reloj la cual es nica para todos los Flip Flops.)Sntesis.- Ya en la descripcin inicial se halla presente la divisin del circuito en una parte de control y una parte de datos. Por lo tanto la sntesis consistir en pasar de la descripcin de comportamiento a una descripcin de estructura (y comportamiento) que contemple los requisitos expuestos.En esta etapa son importantes la eleccin del tipo de lgica a utilizar y la estrategia de reloj, esto se podr apreciar en el ejemplo que consiste en un circuito de control para un convertidor A/D de aproximaciones sucesivas. Comportamiento.En una especificacin de este tipo decimos cual es la funcin que cumple el sistema.

4.3.5 POR TABLA DE ESTADOUn circuito cuya salida depende no solo de la combinacin de entrada, sino tambin de la historia de las entradas anteriores se denomina Circuito Secuencial. La historia de las entradas anteriores en un momento dado se encuentra resumida en el estado del circuito, el cual se expresa en un conjunto de variables de estado.El circuito secuencial debe ser capaz de mantener su estado durante algn tiempo, para ello se hace necesario el uso de dispositivos de memoria. Los dispositivos de memoria utilizados en circuitos secuenciales pueden ser tan sencillos como un simple retardador (inclusive, se puede usar el retardo natural asociado a las compuertas lgicas) o tan complejos como un circuito completo de memoria denominado multivibrador biestable o Flip Flop.Como puede verse entonces, en los circuitos secuenciales entra un factor que no se haba considerado en los combinacionales, dicho factor es el tiempo. De hecho, los circuitos secuenciales se clasifican de acuerdo a la manera como manejan el tiempo en circuitos secuenciales sncronos y circuitos secuenciales asncronos.En un circuito secuencial asncrono, los cambios de estado ocurren al ritmo natural marcado por los retardos asociados a las compuertas lgicas utilizadas en su implementacin, es decir, estos circuitos no usan elementos especiales de memoria, pues se sirven de los retardos propios (tiempos de propagacin) de las compuertas lgicas usados en ellos. Esta manera de operar puede ocasionar algunos problemas de funcionamiento, ya que estos retardos naturales no estn bajo el control del diseador y adems no son idnticos en cada compuerta lgica.Los circuitos secuenciales sncronos, slo permiten un cambio de estado en los intantes marcados por una seal de sincronismo de tipo oscilatorio denominada reloj.4.3.6 POR DIAGRAMA DE TRANSICINDibujar el diagrama de transicin de estados y produccin de salidas, las tablas de transicin y la expresin lgica de las funciones f y g para el circuito secuencial de la figura. Obsrvese que ahora hay realimentacin desde la salida y por consiguiente a la entrada se calculan funciones de x(t) y Q(t) pero Q(t) procede de los valores de D en (t-t). Si el biestable D se dispara a subidas dibujar la evolucin temporal de la seal en Q cuando en la entrada x(t) y en el reloj Ck, aparecen las siguientes seales:

CIERREHDL permite disear, modelar y verificar un sistema desde un alto nivel de abstraccin, refinando el diseo con la posibilidad de culminar con la descripcin del mismo hasta el nivel de compuertas. La posibilidad de describir un sistema digital con un alto nivel de abstraccin es importante para comprender inicialmente el funcionamiento del mismo, sin necesidad de codificarlo previamente en otro lenguaje.

CONCLUSIN Los lenguajes HDL se implementan en forma similar a los lenguajes de computadoras (BASIC, C, JAVA) pero son de comportamientos muy diferentes. Los lenguajes de descripcin de hardware se parecen mucho a otros lenguajes de programacin de ordenadores tales como el C o Java: bsicamente consisten en una descripcin textual con expresiones, declaraciones y estructuras de control. Sin embargo, una importante diferencia entre los HDL y otros lenguajes de programacin est en que el HDL incluye explcitamente la nocin de tiempo. Podemos decir que no es muy complejo de usar y que es de fcil acceso para cualquier persona.

Referencias electrnicas:

http://www.monografias.com/trabajos104/lenguajes-hdl/lenguajes-hdl.shtml#ixzz3gZcHqYOM

PRACTICASPRACTICA 1 HOLA MUNDO

CODIGO

FUNCIONAMIENTO

PRACTICA 2LUCES ESTROBOSCOPICAS SIN PUSH BOTTON

CODIGO

FUNCIONAMIENTO

PRACTICA 3 LUCES ESTROBOSCOPIAS CON PUSH BOTTONEn esta prctica se us el concepto de luces estroboscpicas por que estas Permiten encender y apagar alguna luz, en un lapso dado, la cantidad de veces que uno desee.

CODIGO

FUNCIONAMIENTO

PRACTICA 4 LCDEl LCD 16x2 tiene en total 16 pines (tome en cuenta que la posicin correcta del display es con los pines en la parte superior, aunque existen modelos en los que la posicin correcta es con los pines en la parte inferior) . Ladatasheet (pdf)muestra 14 pines,los dos pines adicionales son el nodo (15) y el ctodo (16) del LED de fondo. CODIGO

FUNCIONAMIENTO

PRACTICA 5LCD 2 MENSAJE BARRIDO

CODIGO

FUNCIONAMIENTO

18