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1. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA LABORATORIO DE CIRCUITOS DIGITALES AVANZADOS
Fecha: 25/04/2017
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IMPLEMENTACION DE CIRCUITOS COMBINACIONALES
INFORME # 2
Jose Luis Murillo Constante
jmurilloc@est.ups.edu.ec
RESUMEN: En este documento se muestra el
manejo de la placa de desarrollo SPARTA 3E.
En la implementación de circuitos
combinacionales y se usa los componentes de
salida y entrada como los LEDs y switch. La
programación se realizó mediante el programa
ISE Xilink, la aplicación de la programación en
se ejecutó con la resolución de ejercicios de
ecuaciones booleanos que son comprobados
en la FPGA.
.
PALABRAS CLAVE: SPARTA 3E, FPGA,
componentes de entrada y salida.
1. OBJETIVOS
1.1. Objetivo General
 Manejar en entorno de desarrollo de
Xilinx y la tarjeta Spartan 3E de digilent
para realizar los diferentes Circuitos
Combinacionales
1.2. Objetivo Específico
 Conocer las principales características
de la FPGA para implementar un circuito
combinacional.
 Realizar en VHDL los circuitos
combinacionales propuestas en las
hojas guías del laboratorio de circuitos
digitales avanzados.
2. MARCO TEÓRICO
2.1. SPARTAN 3E
El sistema de desarrollo SP3E-SK es una
plataforma de desarrollo y evaluación que
cuenta con recursos en hardware que permiten
la validación operativa de diversas arquitecturas
y estructuras digitales que se describen
mediante lenguaje descriptor de hardware,
utilizando ambientes de software que facilitan
la captura del código, su síntesis, ruteo y
posterior implementación física.
Fig.1 FPGA (Spartan 3E) [1]
La placa SPARTA 3E es un dispositivo de
bajo costo y alto rendimiento para
aplicaciones de gran volumen de lógica. Este
dispositivo contiene 320 terminales de las
cuales 232 se utilizan como terminales de
entrada/salida. Trabaja con señales de 3.3V,
2.5V, 1.8V, 1.5V y 1.2V (dentro de esta
tarjeta trabaja con señales de 3.3V, 2.5V y
1.2V).
Posee cuatro gestores de reloj digital
(DCMs), que trabajan con un rango de
frecuencias que van desde 5MHz hasta
300MHz utilizando un oscilador externo (en
el caso de este sistema trabaja con un
oscilador de 50MHz), con divisores,
multiplicadores y sintetizadores de
frecuencia, ocho señales de reloj globales y
ocho señales de reloj designadas para cada
mitad del dispositivo.
Está integrada por 360Kbits de memoria
RAM rápida y 73Kbits de memoria RAM
distribuida. Se compone por puertos

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designados para configuración por
comunicación JTAG IEEE 1149.1/1532, Master
Serial, Slave serial, Master parallel Up y Down,
y SPI Serial Flash.
2.2. Componentes
SPARTA 3E cuentan con 4 interruptores,
localizados en la esquina inferior derecha.
Cuando el interruptor se coloca en la posición
de alto, se conecta al FPGA por media de un pin
a 3.3V de genErando 1 lógico.
Para utilizar los interruptores para un
determinado diseño, de debe asignar las
señales del circuito a los pines del FPGA que
están conectados a los interruptores.
Tabla1. Asignación de pines interruptores
[1]
2.3. Características
Las características principales de la junta
Spartan-3E Starter Kit son:
Xilinx XC3S500E Spartan-3E FPGA:
 Up to 232 user-I/O pins
 320-pin FBGA package
 Over 10,000 logic cells
 Xilinx 4 Mbit Platform Flash configuration
PROM
 Xilinx 64-macrocell XC2C64A
CoolRunner CPLD
 64 MByte (512 Mbit) of DDR SDRAM,
x16 data interface, 100+ MHz
 16 MByte (128 Mbit) of parallel NOR
Flash (Intel StrataFlash)
 FPGA configuration storage
 MicroBlaze code storage/shadowing
 16 Mbits of SPI serial Flash (STMicro)
FPGA configuration storage.
2.4. Circuitos Combinacionales
Se denomina sistema combinacional o lógica
combinacional a todo sistema digital en el
que sus salidas son función exclusiva del
valor de sus entradas en un momento dado,
sin que intervengan en ningún caso estados
anteriores de las entradas o de las salidas.
Las funciones (OR, AND, NAND, XOR) son
booleanas (de Boole) donde cada función se
puede representar en una tabla de la verdad.
Por tanto, carecen de memoria y de
retroalimentación.
En electrónica digital la lógica combinacional
está formada por ecuaciones simples a partir
de las operaciones básicas del álgebra de
Boole. Entre los circuitos combinacionales
clásicos tenemos:
 Lógicos
 Generador/Detector de
paridad
 Multiplexor y Demultiplexor
 Codificador y Decodificador
 Conversor de código
 Comparador
 Aritméticos
 Sumador
 Aritméticos y lógicos
 Unidad aritmética lógica.
Éstos circuitos están compuestos
únicamente por puertas lógicas
interconectadas entre sí. [2].
Fig.2 Circuito Combinacional [2]

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3. MATERIALES Y EQUIPOS
 FPGA Spartan-3E
 Simulador ISE Xilinx
4. DESARROLLO Y PROCEDIMIENTO
4.1. Circuito Combinacional 1
- Realizar un circuito combinacional para
comparar dos números de entradas A y
B.
- Obtener la entidad y el programa VHDL.
- Las entradas serán simuladas mediante
los switch y las salidas mediante leds de
la tarjeta.
- 1. Cuando A > B se enciende el led del
extremo izquierdo.
- 2. Cuando A = B se enciende el led del
medio.
- 3. Cuando A < B se enciende el led del
extremo derecho.
4.2. Circuito Combinacional 2
- Implementa un vector de 4 bits (utilice los
switch) y utilice los leds de derecha a
izquierda para mostrar la numeración.
- 1. Los cuatro switch desactivados
muestran el número 0 y todos los leds
deben estar apagados.
- 2. Solo el switch de la izquierda activado
(1000) se enciende el primer led del lado
derecho.
- 3. Los switch en posición (1100) se
enciende el primer y segundo led desde
el lado derecho.
- 4. Los switch en posición (1110) se
enciende el primer, segundo y tercer led
desde el lado derecho.
- 5. Los switch en posición (1111) se
enciende el primer, segundo, tercer y
cuarto led desde el lado derecho.
5. ANALISIS Y RESULTADOS
5.1. Circuito Combinacional 1
En la figura 3 se muestra el código del programa
VHDL y en la figura 4 se observa el check.
Fig.3 Programación del Ejercicio 1 VHDL
Fig.4 Check del Programa VHDL
La entidad que se obtiene se puede observar
en la figura 5.
Fig.5 Entidad Circuito Combinacional 1
A continuación en la abla 3 se presenta la
tabla de verdad del circuito.

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C B A Y
0 0 0 1
0 0 1 1
0 1 0 1
0 1 1 1
1 0 0 0
1 0 1 0
1 1 0 0
1 1 1 1
Tabla3. Tabla de verdad
En la figura 9 se presenta el circuito
funcionando.
Fig.9 Circuito Funcionando FPGA
CIRCUITO COMBINACIONAL 2
En la figura 10 muestra el circuito combinacional
planteado para la comprobación.
Fig.10 Circuito (Ejercicio 2)
Fig.11 Programación de Ejercicio 2 VHDL
La entidad que se obtiene se puede observar
en la figura 7.
Fig.12 Entidad
Fig.13 Circuito Obtenido
A continuación en la tabla 4 se presenta la
tabla de verdad del circuito a realizar.
C B A Y
0 0 0 0
0 0 1 1
0 1 0 0
0 1 1 0
1 0 0 0
1 0 1 1
1 1 0 0
1 1 1 1
Tabla4. Tabla de verdad
En la figura 14 se presenta el circuito
funcionando.

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Fig.14 Programa en ejecución FPGA
6. CONCLUSIONES
 Los circuitos combinacionales en la
salida depende de las entradas que se
les asignen.
 Se aprendió que con la FPGA se puede
realizar aplicaciones de circuitos
combinacionales para la cual se utilizó
como salida los LED de la tarjeta.
 Se puede realizar ecuaciones booleanas
en la FPGA de una manera sencilla
simplificando para evitar errores en la
programación
7. RECOMENDACIONES
 Verificar la tarjeta FPGA este alimentada
al momento de cargar la programación
desde la PC a la tarjeta ya que no se
podrá ver la aplicación de la
programación.
 Es necesario cambiar bits para las
salidas colocar el valor de 8 y para las
entradas 12 ya que si no son
colocadas correctamente el programa
no funcionara correctamente.
8. REFERENCIAS
[1] Spartan 3E
[En línea]. Disponible:
http://132.248.52.100:8080/xmlui/bitstream/h
andle/132.248.52.100/2889/TESIS.pdf?sequ
ence=1
[2] Circuitos Combinacionales
[En línea]. Disponible:
http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_combin
acional
[3] Guías del Laboratorio de Circuitos
Digitales Avanzados