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Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control Curso 2010-2011
Electrónica Digital
Introducción
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Diseño digital
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Habilidades a desarrollar
Técnicas de diseño
HerramientasCAD
Tecnologías deimplementación
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Sistemas cableados
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Sistemas programados
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Sistemas Empotrados (Embedded Systems)
RISC FPGA SDRAM
RAM flashvideo_out
video_in
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Sistemas en un chip (System on Chip, SoC)
RAM flash
Buscontrol
CPU(IP)
PCI interface (IP)SmartCardinterface
(IP)
Periférico
USBinterface
(IP)
PeriféricoPeriférico
(IP)
Procesador(IP)
Procesador(IP)
Procesador
RS232interface
ADC
DAC
Acondicionadoresde señal
Buffers
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Técnicas de diseño
• Tablas de verdad• Teoría de autómatas finitos• Diseño con subsistemas (bloques funcionales)• Diseño Jerárquico• Diseño síncrono• Rutas de datos y controladores• Paralelismo y pipeline
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Habilidades a desarrollar
Técnicas de diseño
HerramientasCAD
Tecnologías deimplementación
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Tecnología
• Cuando se habla de TECNOLOGÍA en sentido amplio se puede estar hablando de...
El tipo de transistores con que se fabrica un circuito• Bipolares (TTL, ECL, etc)• Unipolares (nMOS y CMOS)• Ambos (BiCMOS)
El soporte utilizado para implementar un diseño• ASIC• Dispositivos Programables• Microprocesadores• Familias lógicas
Los fabricantes que proporcionan determinados circuitos• Altera• Xilinx• Actel• Otros
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Tecnologías disponibles
• Bipolar• MOS• Bi-CMOS
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Soportes: Subsistemas SSI-MSI-LSI
• Puertas lógicas• Multiplexores• Codificadores/decodificadores• ALUs• Flip-flops• Registros• Contadores
• Buffers, transceivers y line-drivers
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Familias lógicas (I)
• TTL5VLSTTL, ALSTTL
• MOSEntre 5 y 18 VCD4000
• CMOSEntre 2 y 5.5 VHC, HCT, AHC, AHCT
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Familias lógicas (II)
• LVCMOSVcc inferiores a 2 VAlgunas son TTL compatiblesLVC, ALVC
• Bi-CMOS• ECL
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Soportes: ASICs
• Full-Custom• Standard-Cell• Gate-Array
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Estructura de un Circuito Integrado
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Estructura de un Circuito Integrado
Pads Core Pines
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Soportes: Lógica programable
• PLDs simples• CPLDs• FPGAs
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Soportes: microprocesadores
• MicroprocesadorCISCRISC
• Microcontrolador• Procesador de señal• Procesador especializado
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Curva de costescoste
unidades
NRE
ASICs
Lógicaestándar
Pequeñas series Gran volumen
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Habilidades a desarrollar
Técnicas de diseño
HerramientasCAD
Tecnologías deimplementación
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Herramientas CAD (I)
• Para cualquier ciclo de diseño:Captura de esquemasSimulación funcional
• Para diseño basado en HDLsCaptura con HDLsSíntesis lógicaVerificación formalAnálisis de tiempos
• Diseño con FPGAs:Partition/floorplaningRouter
• Diseño con ASICs:FloorplaningRouterHerramientas de test
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Herramientas CAD (II)
• Diseño de PCBs:PlacementRouters
• Diseño con microprocesadores:Compiladores, ensambladoresDebuggersEmuladores
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Ciclo de diseño
ESPECIFICACIÓN
VALIDACIÓN
MATERIALIZACIÓN
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Ciclo de diseño para PCBs
Gerbers Informes
Conexionado
Emplazamiento
Traducción
Verificación sintáctica
Captura de esquemas
sí
no OK
Librerías de símbolos
Editor de símbolos
Librerías de usuario
Esquema
Netlist
Librerías de encapsulados
Editor de encapsulados
Librerías de usuario
Base de datos del diseño
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
TemarioSem. Teoría Laboratorio
J3 M2V2AM2V2B M3V3B Actividades paralelas
1 Intro - - - -
--------2 T1 P1 P1 P1 P1
3 T1 P2 P2 P2 P2
4 T1 P3 P3 P3 P3
5 T2 P4 P4 P4 P4Repaso SL
6 T2 X P5 X P5
7 T3 P5 P6 P5 P6Controladores
8 T3 P6 E1 P6 E1 Enunciado DS
9 * DS DS DS DSDiseño síncrono ----
10 * X DS X DS
11 * DS DF DS DF Enunciados DF
12 * DF DF DF DFDF
13 * DF DF DF DF
14 * X DF X DF
15 * E2 E2 E2 E2
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Evaluación
• Evaluación continua en el laboratorio.• Dos hitos evaluatorios:
Evaluación nº 1• Prueba laboratorio (entorno de diseño y habilidades de
diseño básicas, semana 8)Evaluación nº 2• Prueba laboratorio (diseño final, semana 15)
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Evaluación
• Requisitos para el aprobado de las prácticas por curso:
Cursar el laboratorio con aprovechamiento (prácticas dirigidas, prueba en la semana 8, diseño semidirigido, actividades paralelas. >=5 en la Evaluación nº2 (diseño final)
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Calificación final de la asignatura
• 15% de la nota de la prueba de teoría (examen final)
• 85% de la nota de laboratorio:50% de la nota del diseño final50% de la nota de la evaluación continua del laboratorio, incluyendo:• Tests pre-práctica• Prueba de manejo del entorno y habilidades básicas de
diseño (Evaluación nº 1)• Evaluación continua de las prácticas dirigidas• Diseño semidirigido• Actividades paralelas
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Alumnos con diseño final suspenso
• Los alumnos que, teniendo las prácticas aprobadas por curso, suspendan el diseño final, podrán realizar un diseño alternativo, tutelado y evaluado por un profesor durante el mes de julio.
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Examen final
• Febrero (21 enero), junio (26 mayo) y julio (5 julio)
Prueba de teoría Prueba de carácter práctico en el laboratorio• Prácticas dirigidas• Diseño
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Curso 2010-2011Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control
Material para el estudio
• Libros:"Fundamentos de diseño lógico y de computadoras" (3ª ed). M. Morris Mano & Charles R. Kime. Editorial Pearson Prentice-Hall.“Logic and Computer Design Fundamentals” (3rd ed). M. Morris Mano & Charles R. Kime. Editorial Pearson Prentice-Hall.
• Transparencias de clase• Hojas de datos de dispositivos• Guiones de las prácticas de laboratorio• Apuntes:
“Tutorial de Diseño con Dispositivos Lógicos Programables”. Miguel A. Freire y César Sanz. Dpto. Publicaciones EUITT.“Diseño Síncrono de Sistemas Digitales”. Miguel A. Freire.
• Manual de la tarjeta PRINCE• Herramientas CAD del entorno Max+PlusII