Fpga y Su Compatibilidad Con Labview

7/25/2019 Fpga y Su Compatibilidad Con Labview

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Universidad De Las Fuerzas Armadas ESPE DISEODE VLSI

TRABAJO DE INVESTIGACIN

FPGA Y SU COMPATIBILIDAD CON

LABVIEWKarina Elizabeth Benavides Muzoe-mail: [email protected] Andres Cuenca Renteriae-mail: [email protected] Javier Palacios Morejone-mail: [email protected]

Luis Topone-mail: [email protected]

Resumen- En este artculo se Investigar acerca de la FPGA y su

compatibilidad con Labview para el desarrollo de aplicaciones, eneste caso una calculadora bsica, as como tambin se explicar la

seleccin de dispositivos MYRIO y SPARTAN, el proceso, grabacin

de dispositivos en el entorno labview y los elementos propios delabview para FPGA.

I. INTRODUCCIN

En la actualidad se necesita la optimizacin de recursos para la

produccin de proyectos, por ejemplo con la utilizacin de circuitos

comerciales, los cuales no suelen consumir las potencias generadas y

son desperdiciadas. Para ello se intenta solucionar esto diseando

circuitos a la medida los cuales cumplen un propsito o aplicacin

especfica, uno de estos es el uso de las FPGA las cuales se puedenprogramar haciendo arreglos de hardware, de esta manera se reduce

el consumo de potencia y se logra un mejor uso de los recursos que se

tienen en estos mdulos adems se consigue una menor densidad de

integracin en los proyectos en los cuales s que se estn usando.

II. DESARROLLO DEL ARTCULO

A. ESTADO DEL ARTE

Antecedentes de la investigacin:

En los ltimos 5 aos ha sido de gran importancia y de gran ayuda

la implementacin de aplicaciones en el software LabView pormedio de varias tarjetas como Dac, FPGAs como por ejemplo laSpartan 3E, ya que es una parte fundamental en proyectos basadosen ingenieras tcnicas. A continuacin algunos antecedentesrelacionados al tema de investigacin realizados en otros pases, yaque en nuestro pas no existe muchos documentos realizados. Estosestudios se dividen en:

Diseo, Desarrollo e implementacin de filtros digitalespara eliminar ruido de la red elctrica en circuitoselectrnicos, utilizando la FPGA SPARTAN 3E yLABVIEW para el laboratorio de procesamiento digital deseales.

Control de acceso usando FPGA y RFID

Diseo, Desarrollo e implementacin de filtros digitales para

eliminar ruido de la red elctrica en circuitos electrnicos, utilizandola FPGA SPARTAN 3E y LABVIEW para el laboratorio deprocesamiento digital de seales.

Este proyecto fue publicado en septiembre del 2013, los autores soningenieros de la Universidad Politcnica Salesiana, Ecuador.

Es un proyecto de investigacin cuyo objetivo principal es utilizarlas prestaciones del software grfico Labview al permitir unaimplementacin en la tarjeta de desarrollo FPGA Spartan 3Emediantes sus controladores que permiten el diseo eimplementacin de filtros digitales, con lo cual se logra implementarprcticas que pueden estar a disposicin de los estudiantes ydocentes en los laboratorios de la Universidad Politcnica Salesiana.

Contr ol de acceso usando FPGA y RF ID

Este artculo fue publicado por Acta Universitaria, alumnos eingenieros en el ao 2012.

Este trabajo presenta el diseo e implementacin de un sistema decontrol de acceso mediante Identificacin por Radiofrecuencia(RFID, Radio Frequency Identification) controlado por una Matrizde compuertas programables (FPGA,Field Programmable GateArray). El sistema est constituido por un par de dispositivos deadquisicin de radiofrecuencia, una FPGA, un juego de etiquetas ytarjetas pasivas de identificacin. Mediante una interfaz grfica deusuario es posible controlar todo movimiento dentro de una zona

determinada, desde los accesos hasta la disponibilidad de equipo;utilizando los dispositivos de adquisicin de radiofrecuencia sepuede acceder a la informacin de los usuarios autorizados, ascomo al control del equipo. Con este sistema es posible monitorear,administrar y reportar todo acceso de personal, movimiento deequipo o plagio de manera eficiente y evitando un gran nmero deerrores humanos.

B. Labview

LabVIEW constituye un revolucionario sistema de programacingrfica para aplicaciones que involucren:


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Universidad De Las Fuerzas Armadas ESPE DISEO DE VLSI


ILUSTRACIN 1: INTRODUCCIN A LABVIEW

a. Como Trabaja Labview

ILUSTRACIN 2: COMO TRABAJA LABVIEW

i.

Panel frontal

ILUSTRACIN 3: PANEL FRONTAL

ii. Diagrama de bloques

ILUSTRACIN 4: DIAGRAMA DE BLOQUES

iii. Paletas

ILUSTRACIN 5: PALETAS

C.

FPGA.Un FPGA es lgica organizada programable, esto quiere decir quese puede disear un circuito de compuertas lgicas, peroprogramndolo y luego insertarlo en un chip que cumplirlasfuncionespara las que se program anteriormente

ILUSTRACIN 6: ESTRUCTURA DE UN SISTEMA FPGA

a. FPGA En El Entorno Labview

ILUSTRACIN 7: FPGA EN EL E NTORNO LABVIEW

adquisicin control anlisispresentacin

de datos

Panel

Frontal

Diagrama

de bloquesPaletas

Interfaz grafica

con el usuario

Recoje las

entradas

procedentes del

usuario

Representa las

salidasproporcionadas

por el programa

formado por

botones,pulsadores,

graficos etc,

constituye el codigo fuente

se realiza la implementacion del

programa

incluye funciones y estructuras

integradas en las librerias de labview

Paletas

Paleta de

herramientas

Paleta de

controles

Paleta de

funciones

crear y

modificar

Permite realizar grficamente circuitosdigitales dentro de un chip FPGA.

Realizar algoritmos de control

Permite mejorar la optimizacion y

productividad del diseo.
http://www.monografias.com/trabajos7/mafu/mafu.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos7/mafu/mafu.shtml


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D. Proceso De Instalacin

ILUSTRACIN8: PROCESO DE INSTALACIN

E. Seleccin De Dispositivos

Se empieza creando un proyecto en blanco

Una vez creado el proyecto damos clic derecho en el mismo y acontinuacin debemos seleccionar la opcin targets and devices:

Por ltimo se desplegara los dispositivos que tenemos conectados anuestra PC, en nuestro caso va aparecer la Spartan 3E lista para serutilizada.

ILUSTRACIN9: PASOS PARA LA SELECCIN DE DISPOSITIVOS

F.

Proceso De Grabacin

Para quemar el programa dentro del proyecto e elige la opcin buildspecifications

O partir de ah damos running y aceptamos:

ILUSTRACIN 20: PASOS PARA LA GRABACIN

G. Elementos Propios De Labview Para FPGA

LABVIEW muestra las opciones disponibles para una FPGA, estoes, las funciones y subpaletas que se pueden utilizar con esedispositivo, como se muestra en la figura a continuacin.

instalar LabVIEW,

Mdulos y Herramientas

Instalar controladores de

dispositivos de NIInstalar Hardware


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ILUSTRACIN 11: ELEMENTOS DISPONIBLES PARA FPGA

Las funciones con las que cuenta Labview para las FPGA semuestran a continuacin en la ilustracin.

ILUSTRACIN 12: FUNCIONES ESPECFICAS PARA FPGA

Estas funciones se describen a continuacin:

Structures:para el control del flujo de datos.

Array: para crear y manipular conjunto de datos del mismo

tipo y de tamao fijo. Cluster & Class: para crear y manipular conjunto de datos

de diferente tipo y de tamao fijo. Numeric:para realizar operaciones aritmticas de tipo

entero. Boolean:para realizar operaciones lgicas.

Comparison:para comparar valores booleanos, aritmticos,arrays y clusters.

Timing: para controlar el tiempo de ejecucin deoperaciones del FPGA.

FPGA I/O:para realizar operaciones de lectura/escritura y

configuraciones de los puertos de la tarjeta FPGA

FPGA Math & Analysis: para realizar operacionesmatemticas de alto rendimiento y operaciones de controlsobre el FPGA.

H. Interfaces de la FPGA

La paleta de interfaz FPGA hace que sea posible de realizar lacomunicacin en tiempo real entre el FPGA y la aplicacin deWindows.

ILUSTRACIN13: INTERFACES DE WINDOWS CON L A FPGA

I. Diagrama UML

J.

Diagrama Esquemtico

Proceso deinstalacin

Dispositivo MYRIO ySPARTAN

Proceso de

Elementospropios de

labview ara

Investigacin

Aplicacin

Calculadora


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K. Diagrama En Labview

III. MAPA DE VARIABLES

tem Descripcin Modo

activacin

Smbolo

1 Numero 1de dos

bits(entrada)

1

lgico

A

2 Nmero 2 de dos

bits(entrada)

1

lgico

B

3 Selector de dos

bits(entrada)

1 lgico S0

4 Salida(3,0) 1 lgico S

TABLA 1: MAPA DE VARIABLE

IV.

CONCLUSIONES

Se logr reconocer y controlar la tarjeta FPGA

SPARTAN 3E desde el software de desarrollo LabVIEW.

Mediante este trabajo de investigacin se program la

tarjeta FPGA, SPARTAN 3E mediante el lenguaje grafico

de LabVIEW lo que hace mucho ms sencilla esta tarea ya

que la estructura de programacin es LabVIEW es muy

similar a la estructura de los elementos internos del

FPGA.

Existe la compatibilidad del software de desarrollo de

LabVIEW y la tarjeta FPGA SPARTAN 3E, adems de

sus poderosas funciones, se pueden desarrollar una gran

cantidad de aplicaciones en varias ramas de la

investigacin tecnolgica.

Se puede crear circuitos a la medida (SoC) a partir de la

FPGA Spartan 3E y LabVIEW, evitando de esta manera el

uso innecesario de componentes reduciendo as el

consumo de potencia.

La compatibilidad de la FPGA Spartan 3E con diferentesoftware incrementa el nmero de aplicaciones que sepuede realizar con la tarjeta utilizando otros lenguajes deprogramacin, en este caso se lo realiz de manera grficaa travs de LabVIEW.LabVIEW trabaja con diferentes dispositivos como NyRioy DAC, para este trabajo en concreto se utiliz la FPGASpartan 3E reemplazando el uso de estos dispositivos ydemostrando la versatilidad que tiene la tarjeta.Para trabajar con LabVIEW y la tarjeta Spartan 3E sedebe instalar el controlador Spartan-3E Started Board y laversin que tiene compatibilidad con esta tarjeta esLabVIEW 2012.

V. RECOMENDACIONES

Se debe verificar que exista conexin entre la tarjeta

y LabView antes de quemar el programa en la tarjeta

Spartan.

Se debe tomar en cuenta que el programa que se

quem en la tarjeta solo est disponible mientras esta

se encuentre alimentada.

Se debe tener en cuenta los pines de I/O que se estn

utilizando, ya que al ejecutarse el programa labview

nos dar un error si no se utiliza todos los elementos

que se incluy.

Se debe investigar varias fuentes de informacin para

lograr obtener una mejor solucin al problema

planteado para resolverla de una manera ptima.

VI.

AUTORES

Karina Elizabeth Benavides Muzo: naci en Quito el 6 de marzode 1992, realiz sus estudios primarios y segundarios obteniendo elbachillerato de fsico matemtico y principios de electrnica en elcolegio militar Hipatia Crdenas de Bustamante, actualmente

cursa sus estudios superiores en la Universidad de las FuerzasArmadas-ESPE en la carrera de ingeniera electrnica entelecomunicaciones.

Diego Andres Cuenca Renteria: naci en Loja, el 25 de octubre de1993, realiz sus estudios primarios y segundarios obteniendo elbachillerato gradundose en la especialidad de Electrnica.Actualmente cursa el sexto nivel de la carrera de Electrnica en

Control y Automatizacin en la Universidad de las FuerzasArmadas "ESPE".

Ronald Javier Palacios Morejon:naci en Quito el 11 de Abril de1992, realiz sus estudios primarios y segundarios obteniendo elbachillerato especialidad fsico matemtico en el Municipal Eugenio


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Espejo , actualmente cursa sus estudios superiores en la Universidadde las Fuerzas Armadas-ESPE en la carrera de ingeniera electrnicaen automatizacin y control.

Luis Topon: naci en Quito el 22 de Enero de 1991, realiz sus

estudios primarios y segundarios obteniendo el bachilleratoespecialidad fsico matemtico en el Colegi Central Tcnico,actualmente cursa sus estudios superiores en la Universidad de lasFuerzas Armadas-ESPE en la carrera de ingeniera electrnica entelecomunicaciones.

VII.

BIBLIOGRAFA

a. Libros:

R., T. (s.f.).Electronica Digital.Barcelona: Reverte S.A.

W, F. (1979).Digital Design.Pearson Education(US).

b. Sitios WEB:

Desconocido. (s.f.). Mdulo LabVIEW FPGA. Obtenidode http://www.ni.com/labview/fpga/esa/

Mauricio, A. (s.f.). Circuitos Aritmeticos Sumadores.Obtenido dehttp://es.slideshare.net/ANDRESMAURICIOSANJUAN/exposicion-circuitos-sumadores

(Diciembre de 2003). SPARTAN 3 FPGA FamilyFunctional Descripction. Obtenido dehttp://ces.itec.kit.edu/teaching/aktuell/Lab_ESP/Doc_ESP/FPGA_Functio nalDataSheet.pdf

Desconocido. LabVIEW obtenido dehttp://www.esi2.us.es/~asun/LCPC06/TutorialLabview.pdf

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