Paper Pico Blaze con fpga

7/25/2019 Paper Pico Blaze con fpga

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ResumenEn este documento se presenta una

introduccin al lenguaje asembler en el

microprocesador Picoblaze, el cual nos permite

realizar varias aplicaciones.

Se desarrollar un ejercicio de aplicacin con el

microprocesador del picoblaze en el cual se

implementa el algoritmo de factorial de un

nmero el que se mostrara el resultado en leds.

Palabras clave.Picoblaze, Factor ial

I. INTRODUCCIN

Hoy en da, uso de microcontroladores y FPGAses cada vez amplio en cuanto a diseoselectrnicos brindando varias ventajas pararealizar aplicaciones ya que nos permiteinteractuar muy fcilmente con la lgicaimplementada en la FPGA.

Las tarjetas FPGA contienen bloques de lgicacuya interconexin y funcionalidad puede serconfigurada mediante lenguaje ensamblador.Sabemos que existen pocas aplicaciones creadasen este entorno por lo que el objetivo del trabajoes Describir el proceso de incorporacin delmicro PicoBlaze en VHDL mediante unaaplicacin que realice el clculo del factorial deun nmero ingresado con un dip de 8 y que suresultado se visualice en 8 leds.

II. DESARROLLO DEL ARTCULO

A. PICOBLAZE

Fig. 1. Descripcin de Pico blaze

B. CARACTERSTICAS DE PICOBLAZE

Fig. 2. Caractersticas de Picoblaze

Picblaze

Es unMicrocontroladorde 8 bits

Nucleo deprocesado

rdesarrollado para

los FPGAde xilinx

TienediferentesArquitecturas como :

KCPSM,KCPSM2,KCPSM3

S. Maza, G. Proao, D. Sampedro, M. Villacis

Departamento de Elctrica y Electrnica, Universidad de las Fuerzas Armadas-ESPE

Picoblaze: Factorial de un nmero.


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C. Arquitectura de Picoblaze

Fig. 3. Arquitectura de Picoblaze

El desarrollo bsico de picoBlaze tiene lossiguientes pasos:

Dividir la funcionalidad en el software yhardware

Escribir el programa de asembler

Generar una instruccin ROM en forma deun archivo de HDL

Realizar simulaciones por ordenador en elprograma de Asembler

Escribir cdigo HDL para la parte dehardware

Combinar el cdigo HDL con Pico Blaze e

instruccin ROM Realizar simulaciones de HDL para todo el

sistema

Sintetizar, aplicar y, a continuacin,

programar el chip FPGA Despus de que el sistema se sintetiza el

programador puede cambiar el cdigoensamblador.

Fig. 5. Representacin de HDL Pico Blaze

III. ESTADO DEL ARTE

Uno de los trabajos importantes con el uso de

Picoblaze fue la investigacin Picoblaze basedembedded system for monitoring applications usingfpga realizada por Anushri Johari en el ao 2014en el que el objetivo fue disear un sistema quecomprueba continuamente el perifrico lecturas ycontrolar el sistema en consecuencia para lo cual sepropone un sistema de vigilancia mediante elPicoBlaze soft-core conectado a bloqueosperifricos y a un transductor que controla el

Arquitecturade Picoblaze

Unidad deDatos

Contiene :

Banco deregistros

Modulos quecontrola los

puertos de

entrada ySalida

Alu, MemoriaScratch Path de64 Bytes

Unidad deControl

Contiene:

Modulos dedecodificacindeinstrucciones.

Registro PC yPila.


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sistema de control basado en las necesidades delusuario.

El lugar donde se elabor esta investigacin fue enel departamento de Electrnica en la India

Otro de los artculos de investigacin ha sidoElliptic Curve Diffie-Hellman Protocol

Implementation Using Picoblaze realizado porMakhamisa Senekane, Sehlabaka Qhobosheane yB.M. Taele en el ao 2011, en el que se presenta laaplicacin de Curva elptica Diffie-Hellman(ECDH) protocolo de intercambio de claves sobreGF (2163). La aplicacin est dirigida a Spartan 3una FPGA (Field Programmable Gate Array) deXilinx. Los resultados muestran que lamultiplicacin escalar ECDH puede ser calculadaen 1,34 milisegundos, utilizando 4725 de 5888disponible en cortes FPGA Spartan 3AN. Estos

resultados confirman la utilidad de Picoblaze encriptografa de curva elptica de multiplicacinescalar ,ya que el algoritmo se implementarautilizando lenguaje ensamblador (usando picoblazesoft-core) para calcular la multiplicacin escalar,seguido por el de un nivel superior de circuitosintegrados de Muy Alta Velocidad de HDL(VHDL) diseo, donde se inicia el ncleo picoblazey crea instancias de ella.

El lugar donde se elabor esta investigacin fue enel Departamento de Electrnica y Tecnologa de la

informacin, iThemba LABS, Faure 7128,Sudfrica.

IV. PROCEDIMIENTO

1. Descargar el archivo de la pginahttp://www.xilinx.com/ipcenter/processor_central/picoblaze/member/Debe elegirse la versin correspondientea la tarjeta que se va a usar, en nuestrocaso ser la familia de Spartan 3 como semuestra a continuacin.

Fig. 6. Pgina para descargar Picoblaze

2. Extrayendo la carpeta podemos ver lossiguientes archivos :

Fig. 7. carpeta KCPSM3

3. Crear una instancia llamada en nuestrocaso facto11 y copiar los siguientesarchivos de la carpeta asembler:

ROM_form.coe ROM_form.v

ROM_form.vhd KCPSM3.EXE

4. Copiar el archivo kcpsm3.vhd de la

carpeta VHD

5. Generar el cdigo en ensambladormediante el uso de un editor de texto,despus de escribirlo se debe guardar elarchivo con la extensin .psm

6.

Abrir el cmd y elegir la ubicacin delarchivo .psm mediante el uso delcomando cd:


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Fig. 9 Comando DOS

7.

Al dar enter se realiza la compilacin detodos los archivos como se muestra acontinuacin.

Fig. 10 Compilacin de lenguaje ensamblador

8. Una vez realizada la compilacinexitosamente , en la instancia facto11 secrearan automticamente los archivosque permitirn grabar en la FPGA:

9. Crear un nuevo archivo en el DesingSuite en el ISE de XILINX

Fig.11 Crear proyecto en ISE

10.Agregar el archivo ksm3.vhd y el vhdgenerado por el compilador

Fig. 12 Agregar archivos de Picoblaze a ISE11.Realizar un top con los archivos adjuntos

adems de configurar los puertos deentrada y salida en FPGA.


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V. CONCLUSIONES

El enfoque de las aplicaciones desarrolladas enel Microcontrolador Picoblaze est destinado aque se comporten como mquinas de estadoprogramables.

Al momento de realizar la conexin del relojpara el Microcontrolador Picoblaze se puedeutilizar el reloj de la tarjeta FPGA realizando lasconexiones internamente en el programa que segrabara en la tarjeta.

Para el programa del factorial de un nmero en

Microcontrolador Picoblaze no se puedeingresar un nmero mayor a 5 ya que su salidasolo cuenta con 8 bits.

En el programa ISE desing suite de Xilinx esnecesario realizar las conexiones del kcpsm3que son los componentes bsicos delmicrocontrolador Picoblaze que deben irconectados internamente con nuestro programafactorial para realizar el TOP factorial.

VI. AUTORES

Santiago Ral Maza Pea:naci en la ciudad de Quitoel 24 de Marzo de 1992,realiz sus estudiosprimarios en la escuelamilitar Abdn Caldern

COMIL 10. Su educacinsecundaria la realiz en elColegio Instituto Nacional

Meja, obteniendo el ttulode bachiller especializacin Fsico - Matemtico,actualmente est cursando el sexto nivel en lacarrera de Ingeniera Electrnica, especializacin enAutomatizacin y Control en la Universidad de lasFuerzas ArmadasESPE.

Grace Adriana Proao

Chicaiza: naci en Quito el25 de marzo de 1993,realiz sus estudiosprimarios los realizo en laescuela Jos Enrique

Guerrero y sus estudiossecundarios los realiz enColegio Hipatia Crdenas

de Bustamante obteniendoel ttulo de bachiller en Fsico Matemticoactualmente cursa sus estudios superiores en laUniversidad de las Fuerzas Armadas-ESPE en lacarrera de ingeniera electrnica ytelecomunicaciones.

David Ricardo

Sampedro Serrano: Nacien Quito-Ecuador el 13 deMarzo de 1991. Estudio la

primaria y secundaria enUnidad Educativa AtenasSchool obteniendo su ttulode Bachiller en laespecialidad de Fsico

Matemtico en el 2009. Actualmente cursa sextosemestre de la carrera de Ingeniera ElectrnicaAutomatizacin y Control en la Universidad de lasFuerzas Armadas (ESPE).


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Marissa Alejandra Villacis

Mio: naci en la ciudad deQuito el 27 de Enero de 1993,realizo sus estudios primariosen la escuela Anexa

Guayaquil. Su educacin

secundaria la realizo en elcolegio Modelo Politcnicoobteniendo el ttulo de

bachiller en Ciencias General mencin en FsicoMatemtico, actualmente est cursando el sextonivel en la carrera de Ingeniera Electrnica,especializacin en Automatizacin y Control en laUniversidad de las Fuerzas ArmadasESPE.

VII. BIBLIOGRAFA

J.Viejo, E. O. (s.f.).Diseo e implementacion de SOPC

basado en el microprocesador picoblaze.Recuperado el 13de 12 de 2015, de http://e-spacio.uned.es/fez/eserv/taee:congreso-2006-1132/SD112.pdf

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Makhamisa Senekane, S. Q. (06 de 06 de 2011).EllipticCurve Diffie-Hellman Protocol Implementation.Recuperado el 18 de 12 de 2015, dehttp://paper.ijcsns.org/07_book/201106/20110605.pdf

Milushev, M. (12 de 03 de 2013).Pico Blaze praxis forsolving mathematical functions .Recuperado el 18 de 12 de2015, de http://infoteh.rs.ba/rad/2013/RSS-4/RSS-4-7.pdf

Ruiz, L. J. (16 de 07 de 2012). tutorial FPGA foundationISE. Recuperado el 12 de 12 de 2015, de tutorial FPGAfoundation ISE:https://books.google.com.ec/books?id=7O9VBQAAQBAJ

&pg=PA272&lpg=PA272&dq=pico+blaze+y+fpga+introduccion&source=bl&ots=6qL26Fuys3&sig=gWvnwnPjnKkDyXdaCQ2BuD5imFs&hl=es&sa=X&ved=0ahUKEwj254

b729fJAhUJTCYKHWQRBF8Q6AEIOzAF#v=onepage&q=pico%20blaze%20y%20fpga%20

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