Programación de sistemas reconfigurables

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Programación de sistemas reconfigurables

DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICADIVISIÓN DE ELECTRÓNICA Y COMPUTACIÓNCENTRO UNIVERSITARIO DE CIENCIAS EXACTAS E INGENIRÍASUNIVERSIDAD DE GUADALAJARA

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• Presentación• Indicar su nombre y motivos por los que

estudian electrónica.• Requisitos del curso.• Como se evaluará.• Contenido académico (contexto e importancia).• Planeación semanal por temas.• Actividades de aprendizaje.• Instrucciones, tiempos de entrega, evaluación.

• Tema 1.• Actividades voluntarias.

Temas del día

15 minutos

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30 5 5

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Rubén Estrada Marmolejo

• Ing. En Comunicaciones y Electrónica (UdG).• Maestro en Ciencias de la Ingeniería de la electrónica y la

computación (UdG).• Instrumentación de vehículos aéreos no-tripulados.

• Estudiante del Doctorado en Ciencias de la electrónica y la computación (2do semestre).• Fusión de datos de sensores en red utilizando un control adaptable y

lógica difusa aplicado en la extracción de características.

Presentación: formación académica

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Profesor del CETI Colomos de 2011 a 2013• Matemáticas I• Matemáticas II• Matemáticas VI• Computación básica• Programación avanzada

Presentación: experiencia profesional

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Profesor del CUCEI 2012 a la fecha• Sistemas Digitales II (2012 – 2013)• Sistemas Digitales III (2012 - 2013)• Taller de Sistemas Digitales III (Verano 2013)• Tópicos Selectos en Sistemas Digitales (2012 a la fecha)

• Teoría de control II (2012-2013)

• Programación de Sistemas Reconfigurables


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Fundador de la empresa Herramientas Tecnológicas Profesionales con 5 años de experiencia ofreciendo productos de desarrollo para estudiantes. • Desarrollo de nuevos productos.• Manufactura y diseño de tarjetas electrónicas.• Cursos de capacitación profesional a empresas.• Curso de PICS: profesores CUCI (UdG Ocotlán).• Curso de arduino: profesores UTEJ.• Curso de arduino: empresa MOLEX• Curso de arduino: congreso CICYTA• Curso de labview: profesores CETI Colomos.• Curso arduino+labview: Sanmina-SCI


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• Sistemas digitales.• Instrumentación y medición.• Procesamiento digital de imágenes.• Opto-electrónica.• Control-adaptativo.• Vehículos aéreos no-tripulados.

Presentación: áreas de interés

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Su turno…

Indicar su nombre, de donde son y motivos por los que decidieron estudiar electrónica…

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• Bibliografía.• Sistemas digitales: principios y aplicaciones, Ronald J. Tocci, Pearson,

2007.• Fundamentos de lógica digital con diseño VHDL, Stephen Brown,

McGrawHill, 2006.• Digital design: with RTL design, VHDL, and Verilog, Vahid Frank, 2011.• VHDL for digital design, Vahid Frank, 2006.• Verilog for digital design, Vahid Frank, 2007.

• Software• Quartus II Web edition• Multisim y/o Proteus

• Actividades de aprendizaje.• http://hypatia.cucei.udg.mx/reforma/• www.mix-class.com

Requisitos del curso

http://hypatia.cucei.udg.mx/reforma/


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Evaluación

• 15 Actividades20%• Proyecto final25%• Examen final30%• 3 Quiz (1hr c/u)25%

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• Transformar a los estudiantes en ingenieros, capaces de diseñar e implementar sistemas digitales complejos, combinatorios y secuenciales para la solución de problemas reales. Diseñar, ejecutar, simular y analizar sistemas digitales usando un lenguaje que describa Hardware.

Contenido académico: propósito general

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• El alumno será capaz de diseñar, simular, ejecutar y analizar sistemas digitales básicos e intermedios utilizando las herramientas de desarrollo por software que describe Hardware aplicado a la solución de problemas reales.

Contenido académico: objetivo general

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• Sistemas de numeración , lógica booleana y compuertas lógicas.

Contenido académico: conocimientos previos

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• Organización.• Creatividad.• Comunicación.• Conocimiento de las herramientas por Software.• Autoaprendizaje.• Confianza.

Contenido académico: habilidades y destrezas

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• Confianza.• Responsabilidad.• Cultura de trabajo.• Innovación.• Liderazgo.• Honestidad.• Actitud emprendedora.• Respeto.• Compromiso.

Contenido académico: actitudes y valores

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Contenido académico: mapa curricular

• Digital. • 70 créditos.• 544 horas presenciales.• 5 cursos y 3 seminarios.

• Analógica.• Comunicaciones.• Instrumentación y control.

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Contenido académico: cátedras

ProgramaciónProgramación de sistemas

reconfigurables

Programación de sistemas embebidos

Diseño de tarjetas de evaluación

Verificación de circuitos digitales

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Contenido académico: seminarios

Seminario de solución de problemas de

programación

Seminario de solución de problemas de programación de

sistemas. Reconfigurables.

Seminario de solución de problemas de programación de

sistemas embebidos.

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Contenido académico: contenido

Módulo 1. Introducción a los sistemas digitales.

• Señales lógicas.• Compuertas lógicas.• Leyes y reglas del algebra de Boole.• Sistemas de numeración.• Sistemas digitales.• Sistemas combinatorios.• Sistemas secuenciales.• Tablas de verdad.• Variables y funciones booleanas.• Interpretación de diagramas lógicos.• Simulación y análisis de fallas en circuitos digitales.

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Módulo 2. Introducción al lenguaje HDL.

• Introducción.• Tipos de lenguajes.• Dispositivos lógicos programables.• CPLD clasificación y arquitectura.• FPGA clasificación y arquitectura.• Lenguaje de descripción de hardware.• Introducción.• Programación comportamental y aplicaciones.• Programación estructural y aplicaciones.• Programación funcional y aplicaciones.• Síntesis y compilación.• Simulación y programación.

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Módulo 3 Descripción con HDL de circuitos combinatorios• Multiplexores• De-multiplexores• Circuitos aritméticos• Sumadores• Restador• Multiplicador

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• Módulo 4. Descripción con HDL de circuitos secuenciales.• Introducción.• Latche y Flip-flop.• Memorias.• Máquinas de estado finitas.• Mealy y Moore.

• Contadores síncronos.• Contadores asíncronos.• Otros tipos de contadores.• Diseño de registros.• Análisis de máquinas de estado.

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• Módulo 5. Integración de sistemas combinatorios y secuenciales aplicados a la solución de problemas reales.• Análisis casos de problemas reales:• Máquina expendedora.• Sistema de bombeo.• Sistema de seguridad.

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Módulo 6 Diseño de un proyecto.

• Diseño de un proyecto.• Objetivos y justificación. • Plan de trabajo.• Proyecto final.

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Temas del día

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Plan de curso (17 semanas)

4 - 7 10-14 17-21 24-28 3-7

10-14 17-21 24-28 31-4 7-11

13-27 28-2 28-2 5-9 12-16

19-23 26-30 2-6 9-13 16-20

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Introducción Combinatorio Combinatorio HDL+comb. HDL+comb.

HDL+comb. Secuencial Secuencial Secuencial HDL+Secu.

Vacaciones HDL+Sec. HDL+Mem. Aplicaciones Aplicaciones

Proyecto Proyecto Proyecto Ordinario Extraordinario

Planeación de temas

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1

2

3

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Actividades de aprendizaje

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Plan de curso (17 semanas)Actividades de aprendizaje• Actividad 1. Introducción (Encontrar ecuaciones lógicas a partir de una

tabla de verdad.• Actividad 2. Analizar, simular y encontrar los parámetros principales de

un circuito combinatorio.• Actividad 3. Diseñar un sistema digital con un CPLD. BCD a 7

segmentos.• Actividad 4. Simular códigos de ejemplos en HDL. Sumador completo.• Actividad 5. Implementación y simulación de un sistema digital

aplicado a un problema de la vida cotidiana. • Actividad 6. Diseño y simulación de circuitos secuenciales (FF´s, FSM).• Actividad 7. Diseño y simulación de contadores de maquinas de estado

finitas aplicados a resolver problemas reales.• Actividad 8. Diseño y simulación de contadores síncronos.

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Plan de curso (17 semanas)Actividades de aprendizaje• Actividad 9. Diseño y simulación de contadores asíncronos.• Actividad 10. Análisis de códigos en HDL de sistemas secuenciales.• Actividad 11. Diseño y simulación un registro universal.• Actividad 12. Diseño y simulación de una mini calculadora.• Actividad 13. Pre-proyecto1.• Actividad 14. Pre-proyecto2.• Actividad 15. Reporte del proyecto final.

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Actividades de aprendizaje

Instrucciones• Se envía en formato PDF al correo:

rubé[email protected]• Fecha de envío: Viernes hasta las 23:59:59• Ejemplo: Actividad 7 se envía el 29 de Marzo.

• La evaluación será de acuerdo al criterio de la actividad, favor de revisarlas en: http://hypatia.cucei.udg.mx/reforma/

• La clonación de actividades es prueba de la falta de valores y aptitudes que son contrarios a los objetivos de la materia. Si se llega a detectar trabajos clonados, si aplicará, se sancionaran los trabajos involucrados.

• Cualquier actividad entregada fuera de los tiempos establecidos en este documento significará una reducción en la evaluación llegando a ser máximo hasta el 50% del valor original.



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• Señales lógicas.• Compuertas lógicas.• Leyes y reglas del algebra de Boole.• Sistemas de numeración.• Sistemas digitales.• Sistemas combinatorios.• Sistemas secuenciales.• Tablas de verdad.• Variables y funciones booleanas.• Interpretación de diagramas lógicos.• Simulación y análisis de fallas en circuitos digitales.

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Introducción a los sistemas digitales

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• Señales lógicas• Compuertas lógicas.• Leyes y reglas del algebra de Boole.• Sistemas de numeración.• Sistemas digitales.• Sistemas combinatorios.• Sistemas secuenciales.• Tablas de verdad.• Variables y funciones booleanas.• Interpretación de diagramas lógicos.• Simulación y análisis de fallas en circuitos digitales.

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Señales lógicas

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Fig1. Rangos de valores de una señal lógica

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Fig 2. Rangos de valores de una señal lógica en valores de voltaje.

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Señales lógicas

Fig3. Tipos de voltaje.

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Señales lógicas

Voltaje alterno

Voltaje directo

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Señales lógicas

Fig 2. Rangos de valores de una señal lógica en valores de voltaje.

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Compuertas lógicas

Imagen del apolo 11, el primer vehículo en llegar a la luna.

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Compuertas lógicas

Computadora de guía de vuelo del apolo 11

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Compuertas lógicas

Compuertas lógicas

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Compuertas lógicas

Construcción interna de una compuerta lógica

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Compuertas lógicas

• Permitir procesar información mediante un sistema de múltiples entradas múltiples salidas.

• Casi ya no son utilizadas.• Consumen mucho espacio si se utilizan en

conjunto con otras tecnologías.

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Compuertas lógicas

Automatización y su relación con las compuertas lógicas.

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Compuertas lógicas: actividad

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Compuertas lógicas: ejemplo # 1

Ejemplo de un diagrama lógico.

X = ((AB)+not(A+B))

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Compuertas lógicas: ejercicio # 1


Ejercicio 1. Obtén la ecuación y el resultado lógico si A = 1 y B = 1

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Compuertas lógicas: tabla de verdad

Describe el funcionamiento de un sistema digital, consta de 2 partes, las combinaciones de las entradas y las posibles salidas.

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Compuertas lógicas: definiciones

Esquemático. Un dibujo de compuertas lógicas interconectadas.Net. Cables de un mismo voltaje (eléctricamente conectados).Netlist. Una lista de todos los dispositivos y conexiones en une esquemático.Fan in: El # de entradas en una compuerta.Fan out: El # de cargas o salidas en una compuerta.Compuerta lógica. Elementos primitivos que son utilices en la construcción de circuitos lógicos digitales.Tabla de verdad. Representa el funcionamiento de una compuerta o función lógica.

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Programación de sistemas reconfigurables

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