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FPGA

Microcontrolador

SISTEMAS EMBEBIDOS

COMPARATIVO FPGA VS MICROCONTROLADOR

Definición

Dispositivos lógicos programables de propósito general, basado en un arreglo de bloques de compuertas , ALUs, puertos entrada y salida, inter-conectados entre si para DESCRIBIR el funcionamiento de cualquier circuito digital

Circuito integrado programable que en su interior contiene una unidad central de procesamiento , memorias (RAM y ROM), puertos de entrada y salida. Estas partes están interconectadas dentro del microcontrolador, y en conjunto forman lo que se le conoce como microcomputadora.

HARDVAR: la CPU está conectada a dos memorias por intermedio de dos buses separados. Una de las memorias contiene solamente las instrucciones del programa (Memoria de Programa). La otra memoria solo almacena datos (Memoria de Datos). Son totalmente independientes y pueden ser de distintos anchos.

Matriz de bloques de lógica configurables (CLB), bloques lógicos cuyos parámetros se pueden modificar de forma que presente diferentes funcionalidades. Cada CLB consiste, de forma genérica, en varias tablas de LUTs cuyas salidas están multiplexadas y unos parámetros de configuración de dicho CLB. Una matriz de rutado, encargada de conectar los CLB’s entre ellos, y a su vez estos con las celdas de entrada y salida. También cuenta con celdas de entrada y salida (IOB) que su misión es comunicar la lógica interna de la FPGA con el exterior. Las entras y salidas también son rogramables, otorgándole a los FPGA’s una gran flexibilidad a la hora de ajustarse a las especificaciones de cada diseño.

Arquitectura

Se emplea para controlar el funcionamiento de una tarea determinada y, debido a su reducido tamaño, uele ir incorporado en el propio dispositivo al que gobierna.

En su memoria sólo reside un programa destinado a gobernar una aplicación determinada; sus líneas de entrada/salida soportan la conexión de sensores y actuadores del dispositivo a controlar.

Los CLBs se pueden programar de diversas maneras logrando así una amplia gama de funciones lógica. Las LUTs pueden tomar la forma de un bloque lógico e implementar multiplexores, como elementos de memoria, registros de dezplazamiento.

La RAM de bloque consiste en varios bloques de 18 K bits. Cada uno se comporta como un chip de

memoria de doble puerto. Cada puerto tiene sus propias señales de control para las operaciones de lectura y escritura.

multiplicadores son bloques dedicados que efectúan esta operación entre dos números de 18 bits cada uno. DCM. Poseen DCMs. Estos elementos están destinados a proveer una señal de reloj de elevada exactitud.

funcionamiento

Se define la función lógica que realizará cada uno de los CLB, seleccionar el modo de trabajo de cada IOB e interconectarlos.

Un diseño puede ser capturado ya sea como esquemático, o haciendo uso de un lenguaje de programación especial. lenguajes de programación especiales son

conocidos como HDL o Hardware Description Language , VHDL, Verilog, ABEL

• Lenguajes Declarativos: son los más parecidos al castellano o ingles en su potencia expresiva y funcionalidad están en el nivel más alto respecto a los otros. Son: SAS, PSS,

NATURAL, IMS.

• Lenguajes de Alto Nivel: son los más utilizados como lenguaje de programación. Permiten que los algoritmos se expresen en un nivel y estilo de escritura fácilmente legible y comprensible por otros programadores. Son: PASCAL, APL, FORTRAN, COBOL, SNOBOL, LISP, PROLOG, C, ADA, PL/I. • Lenguajes Ensambladores y los Lenguajes Maquina: son dependientes de la maquina. Cada tipo de máquina, tal como VAX de digital, tiene su propio lenguaje maquina distinto y su lenguaje ensamblador asociado.• Algunos otros son: BASIC, C++, ASSEMBLER

programacion

Cualquier circuito de aplicación específica puede ser

implementado en una FPGA, siempre y cuando ésta disponga

de los recursos necesarios. Las aplicaciones donde más

comúnmente se utilizan las FPGA incluyen a los DSP, radio

definido por software, sistemas aeroespaciales y de defensa,

prototipos de ASICs, sistemas de imágenes para medicina,

sistemas de visión para computadoras, reconocimiento de voz,

bioinformática, emulación de hardware de computadora, entre

otras.

•Instrumentos portátiles compactos

•Dispositivos periféricos

•Dispositivos autónomos (stand alone):ta

•Subfunciones de instrumentos:•Aplicaciones automotrices

Controladores de CRT

Teléfonos celulares

Cerraduras electrónicas

Control de displays

Secuenciamiento

Codificación/decodificación

Monitoreo y Adquisición de datos

Control retroalimentado

Temporización

Cálculos aritméticos sencillos

Automatización

Despliegue digital

Control on – off

aplicaciones