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Resumen OPAL es un software que permite realizar aplicaciones para las PLD, las cuales son creadas fcilmente

debido a que tiene un entorno amigable facilitando la edicin y

simulacin del comportamiento de las seales de entrada y salida. Este software utiliza el sistema operativo Windows XP y su

lenguaje de programacin es sencillo. Adems se pueden

implementar funciones lgicas que el usuario necesite ya que las

PLD a utilizar tienen compuertas programables y en algunas

ocasiones cuentan con registros.

Palabras clave OPAL, PLD, Windows XP, CKT, EQN, Mquina virtual.

I. INTRODUCCIN

En la actualidad las PLD ya no son muy utilizadas ya que

por facilidad de los desarrolladores se ha empezado a usar

FPGAs que son ms eficientes y optimizan procesos de

manera evidente. Sin embargo, existen an aplicaciones para

las PLD y se utiliza software especializado para simular el

comportamiento de las estas mediante programacin. En este

artculo se va a tratar precisamente la forma en que se utiliza

OPAL, un entorno para desarrollar aplicaciones para las PLD.

II. DESARROLLO DEL ARTCULO

A continuacin el tema se dividir para tener un mejor

entendimiento, de esta manera saber que es OPAL, que

caractersticas y funcionalidades tiene, adems de explicar un

ejemplo ilustrativo para de esta manera hacer de manera

prctica el procedimiento de uso.

A. Qu es OPAL?

Fig. 1. Definicin de OPAL

B. Caractersticas y funcionalidades de OPAL

Si queremos implementar un circuito en OPAL, podemos

utilizar bsicamente tres mtodos para describir el

comportamiento del mismo:

Captura por tabla de verdad. Captura por ecuaciones (para circuitos

combinacionales).

Captura por diagramas de estados (para circuitos secuenciales).

Fig. 2. Caractersticas y funcionalidades de OPAL

C. Prerrequisitos y configuracin

Antes de dar una explicacin acerca del procedimiento de

uso de OPAL se debe tener en cuenta lo siguiente para un

correcto funcionamiento:

1. Descargar el archivo portable de OPAL de la pgina

web: http://sourceforge.net/projects/opal/ . Es un

software gratuito y de fcil uso.

M. Bermeo, F. Cachago, D. Vallejos, M. Zurita Escuela Politcnica del Ejrcito

OPAL

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2. Instalar el sistema operativo Windows XP ya que

OPAL requiere de este entorno, se lo puede tener

como una mquina virtual.

3. Se requiere conocer los comandos bsicos para crear

las aplicaciones en OPAL debido a que su

programacin es distinta a C++ que usamos a diario.

4. Se requiere el conocimiento de la numeracin de las

PLDs ya que se debe declarar con cul de ellas se va

a trabajar.

D. Procedimiento de uso de OPAL

OPAL utiliza el sistema operativo Windows XP y es de

fcil uso, de manera general se puede decir que los siguientes

pasos completan el proceso de creacin de una aplicacin para

una PLD.

Fig. 3. Procedimiento de uso de OPAL

E. Crear aplicaciones para PLD

Fig. 4. Creacin de aplicacin

Fig. 5. Creacin de aplicacin

F. Ejemplo ilustrativo

Para un mejor entendimiento del uso de OPAL se ha

considerado el siguiente ejemplo:

Se tiene una interseccin de dos calles como se muestra a

continuacin:

Si C es un switch de una interseccin de bomberos; A y B

representan sensores de automviles; el paso de los

automviles al igual que la operacin de C determina un

cambio de luz en los semforos (X y Y). Si la luz es verde hay

paso libre y puede ser representado como un 1 Lgico en una

funcin digital.

Elaborar una tabla de verdad para la funcin X y Y (en el

sentido PP) cuando slo en ste sentido puede haber

circulacin de acuerdo a las combinaciones de A, B y C.

Considerar:

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A tiene prioridad sobre B, y C tiene prioridad sobre B

y A.

Si no hay presencia de automviles ni C es activado,

considere como posibilidad de circulacin en sentido

PP.

A continuacin se presenta la tabla de verdad:

TABLA I

TABLA DE VERDAD EJEMPLO ILUSTRATIVO

Las funciones que se tienen a la salida deben reducirse,

para ello se utiliza mapas de Karnaugh y se obtiene lo

siguiente:

= + + (1)

= (2)

Para el ejemplo se procede a ejecutar el programa en

OPAL y se tipea los comandos mostrados en la figura 6.

Fig. 6. Ingreso de las funciones

Consideraciones a tomar en cuenta:

Los dos puntos (:) son usados para escribir comentarios para ir explicando el cdigo que se quiere implementar.

Se declara posteriormente el chip que se va a utilizar con el modelo de la PLD que en este caso es la GAL16V8.

Las entradas se declara con la palabra PIN y las salidas con OE. Lo que se declara en estas variables son los

pines que se va a utilizar con nmeros. Las entradas

comienzan desde el 0 y van de preferencia hasta el 10,

siempre terminan con el comando GND. Las salidas en

cambio se enumeran desde el 11 en adelante y terminan

con el comando VCC. Cabe recalcar que el nmero de

pines de entrada debe ser el mismo que los de salida y

que las variables que se usa de entrada y salida se

representan con letras y no con nmeros.

Las ecuaciones obtenidas por la reduccin de mapas de Karnaugh se escriben despus del comando

EQUATIONS. Se declara cada variable de salida y se

escribe en trminos de las seales originales y negadas.

Para una variable negada se coloca un back slash (/).

En OPAL se deben crear varios archivos antes de simular,

estos archivos son los siguientes:

7SEGMENTOS.EQN 7SEGMENTOS.CKT 7SEGMENTOS.MAC 7SEGMENTOS.LST 7SEGMENTOS.DIR 7SEGMENTOS.JED 7SEGMENTOS.LOG

De stos el usado para la simulacin es el LST, el archivo

usado a manera de verificacin de cdigo es el LST, EQN es

el archivo que se programa y CKT es la distribucin final de

pines y variables (con sus valores), como se muestra en la

figura 7.

Fig. 7. Asignacin de variables de entrada (Archivo .ckt)

Para simular el circuito se debe primero ejecutar el

programa con el archivo .CKT y despus se escoge el archivo

.LST para ver las seales simuladas. La simulacin final se

puede ver en la figura 8.

Funciones de Salida

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Fig. 8. Simulacin del comportamiento final de las seales

G. Aplicaciones de OPAL

La principal aplicacin de OPAL es la creacin de aplicaciones para PLD debido a que es un software hecho

para este fin. Se elige la PLD que se necesita usar y se

empieza a crear un chip virtual para conocer el

comportamiento de las seales procesadas.

Verifica el comportamiento de seales ingresadas a una PLD con ayuda de las funciones determinadas en la

programacin, el simulador de OPAL muestra los

estados de las seales en el tiempo.

H. Diagramas

Diagrama de bloques

Fig. 9 Diagrama de Bloques (Entradas y Salidas)

Diagrama UML

Fig. 10 Diagrama UML de Casos de Usos

Diagrama Esquemtico

Fig. 11 Diagrama Esquemtico de las Funciones

III. CONCLUSIONES

OPAL es un entorno de programacin con la

caracterstica ms relevante que permite crear

aplicaciones especializadas para PLD en funcin de las

seales y sus funciones lgicas extradas de un problema

de electrnica digital como se realiz para el ejemplo

ilustrativo ya que es un software especializado.

OPAL necesita prerrequisitos para ser utilizado ya que

est soportado por Windows XP por lo que para trabajar

se requiere una mquina con este sistema operativo o

tener una mquina virtual con Windows XP instalada.

El simulador que contiene OPAL permite conocer el

comportamiento de las seales dada una funcin (o

seal), por lo que es necesario simular para verificar el

correcto comportamiento de las mismas en la PLD

utilizada.

Para la implementacin del problema y compilacin del

cdigo en OPAL se requiere la creacin de varios

archivos con diferentes extensiones por lo que se debe

seguir un proceso.

El diseador no se preocupa por la arquitectura del

dispositivo que se est programando, claro que se debe

conocer la numeracin de la PLD pero al trabajar en

OPAL se pretende conocer cmo se comportan las

seales al ingresar al dispositivo ya que OPAL es un

lenguaje abierto de arquitecturas programables.

OPAL es un entorno de programacin totalmente

gratuito adems que es Open Source y permite el

desarrollo de innumerables aplicaciones para una PLD.

Las GAL son tarjetas que sirven para simular lo que se

desea realizar en OPAL, en el ejemplo realizado se

utiliz la GAL16v8 ya que tena las caractersticas

suficientes para la aplicacin. Las GAL fueron

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desplazadas por las PLD las cuales son un mejoramiento

de las GAL.

IV. RECOMENDACIONES

Al utilizar el software OPAL se sugiere utilizar una

mquina virtual con el sistema operativo Windows XP

para un correcto funcionamiento.

Para realizar aplicaciones se recomienda primeramente

investigar la PLD, en el software OPAL especficamente

se requiere conocer sobre las GAL que se va a usar para

saber con cuantos pines se cuenta y si es la ms til para

lo que se va a desarrollar.

Para la implementacin de un cdigo en OPAL se

sugiere tener una idea de los comandos bsicos a

desarrollar la programacin.

Antes de simular en OPAL se sugiere generar todos los

archivos requeridos para que al momento de correr la

simulacin no haya inconvenientes.

Se recomienda saber la diferencia entre GAL y PLD para

al momento de elegir la tarjeta para la aplicacin se

utilice la ms apropiada y correctamente.

V. REFERENCIAS

Ejemplo 3: Formatos correctos de los distintos tipos de

referencias. Se agrupan en clases nombradas en ingls y

espaol. Esta clasificacin no debe aparecer en el artculo.

Periodicals (Artculos de revista):

[1] J. F. Fuller, E. F. Fuchs, and K. J. Roesler, Influence of harmonics on

power distribution system protection, IEEE Trans. Power Delivery, vol. 3, no.2, pp. 549-557, Apr. 1988.

[2] E. H. Miller, A note on reflector arrays, IEEE Trans. Antennas Propagat., to be published.

[3] R. J. Vidmar. (1992, Aug.). On the use of atmospheric plasmas as electromagnetic reflectors. IEEE Trans. Plasma Sci. [Online]. 21(3), pp. 876-880. Disponible en:

http://www.halcyon.com/pub/journals/21ps03vidmar

[4] D. Moitre, V. Sauchelli y G. Carca, Optimizacin dinmica binivel de centrales hidroelctricas de bombeo en un pool competitivo Parte II: Casos de estudio, Revista IEEE Amrica Latina, pp. 68-74, abr. 2005.

[5] A. de la Villa y A. Gmez, Estimadores de estado generalizados de

sistemas elctricos de potencia, Ingeniera Energtica y Medioambiental, ao XXXI, n. 186, pp. 64-69, jul./ago. 2005.

Books (Libros):

[6] E. Clarke, Circuit Analysis of AC Power Systems, vol. I. New York: Wiley, 1950, p. 81.

[7] G. O. Young, Synthetic structure of industrial plastics, in Plastics, 2nd

ed., vol. 3, J. Peters, Ed. New York, McGraw-Hill, 1964, pp. 15-64. [8] R. Oyarzn, Principios de electricidad y magnetismo , Editorial de la

Universidad de Santiago de Chile, Coleccin Texto, 2004. [9] J. I. Prez y M. Rivier, Los sistemas de energa elctrica, en Anlisis y

operacin de los sistemas de energa elctrica, cap. 1, A. Gmez, Ed. Madrid, McGraw-Hill, 2002.

Technical Reports (Informes tcnicos):

[10] E. E. Reber, R. L. Mitchell, and C. J. Carter, Oxygen absorption in the Earth's atmosphere, Aerospace Corp., Los Angeles, CA, Tech. Rep.

TR-0200 (4230-46)-3, Nov. 1968. [11] Marina do Brasil, Navio barredor classe aratu. Disponivel:

http://www.mar. mil.br/aratu.htm Acceso em 23 de maio 2005. [12] Thomson-EFCIS, Alimentation dcoupage flyback avec TEA 1001

SP et le UAA 4001 DP, Note dapplication NA 001. [13] P. Wetzel, Thyristorschutz mit Halbleitern witschaftlich und sicher,

BBC Nachrichten, bd. 59, h. , s. 152-158, 1977.

Published Papers from Conference Proceedings (Artculos

presentados en conferencias publicados):

[14] J. L. Alqueres and J. C. Praca, The Brazilian power system and the challenge of the Amazon transmission, in Proc. 1991 IEEE Power Engineering Society Transmission and Distribution Conf., pp. 315-320.

[15] H. Conrad, M. Cotoreaga und H. J. Mattausch, Modellierung des Non-Punch-Through(NPT)-IGBT fr die netzwerksimulation, Konferenzband electronica92, Mnchen, pp. 37-47, 11, Nov.,1992.

Standards, official rules (Normas, reglamentos oficiales):

[16] IEEE Guide for Application of Power Apparatus Bushings, IEEE Standard C57.19.100-1995, Aug. 1995.

[17] Fuentes de alimentacin estabilizada de corriente continua. Terminologa, Norma UNE 20589-1:1978, AENOR, Espaa, edicin 15,

nov. 1978. [18] Sistemas eltricos de potncia Terminologa, Norma NBR 5460,

Associao Brasileira de Normas Tcnicas, 1992. [19] Bestimmungen fr Erdungen in Wechselstromanlagen fr

Nennspannungen ber 1kV, Verband der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik, Norm VDE 01411/5.76.

VI. BIOGRAFAS

Michael Alonso Bermeo Ramn naci en Quito, Pichincha, Ecuador, 18 de marzo de

1992. Se gradu en Colegio San Gabriel en el

ao 2011 de bachiller fsico matemtico y

actualmente estudia ingeniera Electrnica en

Automatizacin y Control en la Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE.

Francis Andrs Cachago Tandazo naci en

Santo Domingo, Santo Domingo de los

Tschilas, Ecuador, 14 de marzo de 1995. Sus

estudios primarios lo realiz en la Escuela Particular Maristas PIO XII y sus estudios secundarios los realiz en el Colegio Particular

Maristas PIO XII, estuvo en el cuadro de honor tanto en su escuela como colegio. Se

gradu en el ao 2012 de bachiller fsico matemtico y actualmente estudia ingeniera

Electrnica en Automatizacin y Control en la

Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE.

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David Alejandro Vallejos Brito, naci el 16

de Marzo de 1986 en la ciudad de Otavalo, Imbabura, Ecuador. Sus estudios primarios los

realiz en el Instituto Inocencio Jcome, y los secundarios en el Instituto Tecnolgico Superior Otavalo, gradundose como Bachiller Tcnico en Electrnica. Sus estudios superiores los realiz en la Escuela de Formacin de Tecnlogos perteneciente a la Escuela Politcnica Nacional y en la

Escuela Superior Militar de Aviacin Cosme Rennella B., en la cual se gradu como Licenciado en Administracin Aeronutica Militar. Actualmente se encuentra cursando en la Universidad de las

Fuerzas Armadas ESPE, en sexto semestre de la carrera de Ingeniera

Electrnica en Automatizacin y Control.

Marco Antonio Zurita naci en Machala, El ORO, Ecuador, 03 de abril de 1990. Se gradu

en el Colegio Militar Hroes del 41 en el ao

2007 de bachiller fsico matemtico y

actualmente estudia ingeniera Electrnica en

Automatizacin y Control en la Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE. Desarrollador de

aplicaciones en C Microchip, programador en Java de la Escuela Politcnica Nacional con suficiencia en ingls e

italiano.