La Electiva 1 de la Universidad Popular del Cesar enseña el procesamiento digital de señales utilizando FPGA y el lenguaje VHDL. Los estudiantes aprenderán a programar en VHDL, usar tarjetas Nexys 2 y diseñar proyectos de procesamiento digital de señales en FPGA. La asignatura evalúa a los estudiantes a través de exámenes parciales, talleres, presentaciones y un proyecto final utilizando hardware y software.

1. VICERRECTORÍA ACADÉMICA
UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR
VICERRECTORÍA ACADÉMICA
IDENTIFICACIÓN
Nombre de la asignatura ELECTIVA 1
Código de la asignatura EL 414
Programa Académico ELECTRÓNICA
Intensidad horaria semanal 2 HR
Créditos académicos 2
Requisitos DIGITALES I Y II, PROGRAMACIÓN
Departamento oferente
Tipo
PRESENTACIÓN
La Electiva 1 de la línea de profundización de Procesamiento Digital de Señales es el empalme entre
las asignaturas de digitales 1 y 2. En ella se profundiza en el buen uso de las señales a nivel digital,
en la lógica de transferencia entre registros, las máquinas de estados finitos aplicados a la solución de
problemas, uso del lenguaje de descripción de hardware (Very High Descrption Language, VHDL),
aplicado a la FPGA y desarrollo de proyectos con las tarjetas Nexys 2 de Digilent.
JUSTIFICACIÓN
La Electiva I de la línea de profundización Procesamiento Digital de Señales es la primera
de las asignaturas donde convergen los sistemas digitales y el procesamiento de señales
dando inicio a una de las áreas de gran aplicabilidad. El conocimiento en el uso del
lenguaje de programación VHDL y los dispositivos FPGA, junto con las herramientas de
software le permiten al estudiantes elaborar un sin número de proyectos a elegir.
OBJETIVO GENERAL
Proporcionar a los estudiantes un buen manejo en la utilización de las FPGA y programación
en VHDL para la elaboración de proyectos en el área de procesamiento digital de señales y
afines.
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2. VICERRECTORÍA ACADÉMICA
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Programar técnicamente en VHDL
Utilizar adecuadamente la tarjeta Nexys 2 de Digilent
Diseñar y presentar un proyecto final con la FPGA
COMPETENCIAS GENERALES
El estudiante al finalizar el curso, analiza situaciones reales y diseña una solución utilizando
la FGPA. Programa en VHDL y muestra y expone su trabajo
ESTRATEGIAS METODOLÓGICAS
Se emplean dos estrategias metodológicas, la primera parte son Clase tipo exposición con
participación de los estudiantes y la segunda es el aprendizaje basado en proyecto
principalmente
CONTENIDO
1. Introducción al las Electivas de Procesamiento Digital de Señales
1.1. Objetivos
1.2. Alcance, logros
1.3. Metodología
1.4. Bibliografía
2. Lógica secuencial síncrona
2.1. Circuitos secuenciales
2.2. Latches, flip-flops
2.3. Análisis de de circuitos secuenciales temporizados
2.4. Diagrama de estado
2.5. Tablas de estado
2.6. Asignación y reducción de estados
3. Registros y contadores
3.1. Registros de desplazamiento
3.2. Registro de desplazamiento universal
3.3. Contadores
4. Memorias
4.1. Tipos de memoria
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3. VICERRECTORÍA ACADÉMICA
4.2. Constitución de una memoria de acceso aleatorio
4.3. Arreglos de memorias, extensión de la capacidad, y de la palabra.
5. Diseño a nivel de transferencia de registros
5.1. Notación RTL
5.2. Máquinas de estado algorítmico (ASM)
5.3. Multiplicador binario secuencial
5.4. Lógica de control
5.5. Diseño con multiplexores
5.6. Diseño libre de carreras
5.7. Diseño libre de latches
6. Máquinas de estado finito
6.1. Máquina de Mealy
6.2. Máquina de Moore
6.3. Ejemplo de diseño
7. Metodología de diseño
7.1. Conceptos de herramientas CAD-EDA
7.2. Diseño Bottom-Up
7.3. Diseño Top-Down
7.4. Ventajas del diseño Top-Down
7.5. Ingeniería concurrente
8. Introducción al lenguaje VHDL
8.1. El lenguaje VHDL
8.2. VHDL describe estructura y comportamiento
8.3. Ejemplo básico de descripción VHDL
8.4. Presentación del proyecto final
9. Elementos sintácticos del VHDL
9.1. Operadores y expresiones
9.2. Tipos de datos
9.3. Tipos escalares
9.4. Tipos compuestos
9.5. Subtipos de datos
9.6. Atributos
9.7. Declaración de constantes, variables y señales
9.8. Declaración de entidad y arquitectura
9.9. Desarrollo de ejercicios en programación VHDL
10. Ejecución concurrente
10.1. Ejecución concurrente y ejecución serie
10.2. Descripción comportamental RTL
10.3. Estructuras de la ejecución concurrente RTL
11. Descripción serie comportamental abstracta
11.1. Diferencias entre variable y señal
11.2. Estructuras de la ejecución serie
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4. VICERRECTORÍA ACADÉMICA
11.3. Desarrollo de ejercicios en programación VHDL
12. Subprogramas, paquetes y bibliotecas
12.1. Subprogramas
12.2. Declaración de procedimientos y funciones
12.3. Llamadas a subprogramas
12.4. Sobrecarga de operadores
12.5. Bibliotecas, paquetes y unidades
12.6. Paquetes: PACKAGE y PACKAGE BODY
12.7. Configuración: CONFIGURATION
12.8. Desarrollo de ejercicios en programación VHDL
13. VHDL para simulación
13.1. Los retrasos y la simulación
13.2. Retrasos inerciales y transportados
13.3. Descripción de un banco de pruebas
13.4. Notificación de sucesos
13.5. Procesos pasivos
13.6. Desarrollo de ejercicios en programación VHDL
14. VHDL para síntesis
14.1. Restricciones en la descripción
14.2. Construcciones básicas
14.3. Descripción de lógica combinacional
14.4. Descripción de lógica secuencial
14.5. Desarrollo de ejercicios en programación VHDL
15. Conceptos avanzados en VHDL
15.1. Buses y resolución de señales [1]
15.2. Descripción de maquinas de estados [1]
15.3. Desarrollo de ejercicios en programación VHDL
EVALUACIÓN
PRIMER CORTE (30%) SEGUNDO CORTE (30%) TERCER CORTE (40%)
Parcial 1 12% Diapositivas 7%
Talleres ó Exposición Presentación Feria de la
18% Electrónica 8%
Entrega de programas Entrega de proyecto (Hardware
elaborados en VHDL + Software) 25%
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
- Lecturas Obligatorias.
[1] M. Morris Mano y M. D. Ciletti, Digital Design, Fourth ed., Pearson, Prentice Hall.
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5. VICERRECTORÍA ACADÉMICA
[6] R. J. Tocci y N. S. Widmer, Sistemas Digitales Principios y aplicaciones, Sexta ed., Pearson
Educacioón, 1996.
[7] F. Pardo Carpio, «VHDL Lenguaje para descripción y modelado de circuitos,» Universidad de
Valencia, 1997.
- Lecturas Complementarias.
[2] P. P. Chu, FPGA Prototyping by examples. Xilinx spartan-3 version, Hoboken, New Jersey:
Wiley-Interscience, 2008.
[4] D. L. Perry, Vhd: programming by example, Fourth ed., McGraw-Hill, 2002.
- Lecturas Sugeridas.
[3] P. J. Ashenden y J. Lewis, The designer's guide to vhdl, Third ed., Morgan Kaufmann Publisher,
2008.
[5] S. Hauck y A. DeHon, Reconfigurable Computing. The theory and practice of FPGA-based
computation, Elsevier, 2008.
La Universidad cuenta con las siguientes bases de datos: PROQUEST, EBRARY,
E-LIBRO, SAFARI, JURIVERSIA, LEGIS, AMBIENTALEX.INFO
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