Enseñanza técnica especializada

ACADEMIA TORMOS

Curso de FPGA y VHDL

 

Proceso digital de señales

basado en

hardware reconfigurable:

FPGA y VHDL

ACADEMIA TORMO’S

http://www.academiatormos.com

tel: 677432669

Beniaján - Murcia

 

Objetivos

 

El objetivo de este curso es doble:

Por una parte, capacitar a los alumnos para la implementación eficiente de sistemas sobre FPGAs a partir de descripciones de alto nivel de abstracción y la utilización de lenguajes de descripción de hardware como VHDL o Handle-C.

Por otro lado, introducir a los alumnos en el apasionante mundo del proceso digital de señales encaminado hacia el diseño de sistemas software defined radio.

 

 

¿A quién va dirigido?

 

Este curso está dirigido a estudiantes, investigadores y profesionales de los campos de ingeniería electrónica, ingeniería de telecomunicaciones así como a radioaficionados con conocimientos de electrónica digital básica, ya que la revolución digital está cambiando radicalmente los sistemas de telecomunicación tradicionales y los radioaficionados necesitan modernizarse y adaptarse a esta nueva era.

 

 

Metodología

 

El curso es eminentemente práctico. El trabajo de laboratorio se realizará de forma individual y constituirá el 60% del total. En las prácticas se utilizará el lenguaje de alto nivel VHDL y las herramientas software de implementación de FPGAs de Xilinx (ISE). Los diseños realizados se descargarán y validarán en la tarjeta que se suministra con el curso (Xilinx Spartan 3) Adicionalmente también se incluirá en el flujo de diseño la herramienta Simulink de Mathworks para la segunda parte del curso.

 

 

Profesores

 

D. José Pérez Martínez, Ingeniero Técnico en sistemas informáticos, coautor del libro “Diseño de procesadores con VHDL”.

 

Dña. Judith Sáez Martínez, Ingeniera de telecomunicaciones por la UPCT.

 

 

Duración del curso

 

La duración total del curso es de 160 horas divididas en dos módulos. Esta división  está pensada para que las personas que están interesadas tan solo en una de las partes del curso puedan  aprovecharlo también.

Módulo I: FPGAs (90 horas)

Módulo II: Proceso digital de señales (70 h)

 

 

Prerrequisitos

 

Conocimientos básicos de informática, electrónica y lógica combinacional. Se impartirá un curso previo de sistemas digitales para aquellas personas que así lo soliciten sin costo añadido alguno.

 

 

Presentación

 

Los dispositivos reconfigurables, y principalmente las FPGAs (Field Programmable Gate Array), están convirtiéndose en la tecnología preferida para la implementación de multitud de aplicaciones donde el coste, el rendimiento, la miniaturización y el “time to market” son las claves del éxito. Las FPGA’s son dispositivos semiconductores que contienen componentes lógicos reconfigurables.

En concreto, en el área de procesamiento digital de señales, están protagonizando una verdadera revolución, en el campo del SDR (software defined radio) se han convertido en el corazón de las nuevas radios software (SDR14, Perseus, HPSDR) permitiendo reconfigurar un receptor/transceptor tan solo con cargar un nuevo software.

Unido a esto, la reciente aparición de metodologías y herramientas de diseño electrónico a nivel de sistema (ESL), están permitiendo que las ventajas inherentes al diseño con FPGAs dejen de ser patrimonio exclusivo de los ingenieros hardware y pasen a ser una alternativa viable para los profesionales e investigadores provenientes de otras disciplinas como la visión por computador o el procesamiento de la señal.

BLOQUE I: FPGAs

 

Tema 1: Introducción al diseño electrónico y HDLs

 

El diseño electrónico es una tarea no trivial que requiere de un gran conocimiento y experiencia en la materia. Durante largos años se han ido depurando las técnicas de diseño de modo que el ingeniero se encuentre una técnica robusta para el diseño y verificación. Como consecuencia de esta premisa aparecieron los HDLs clásicos (lenguajes de descripción hardware) en favor del clásico diseño cableado con un mapa del circuito.

 

 

Tema 2: VHDL

 

VHDL es un famoso y extendido HDL propuesto por la IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers). El tiempo de aprendizaje es relativamente corto comparado con otras soluciones existentes y la depuración y verificación es muy sencilla. Además es un leguaje totalmente concurrente y puede representar todos los eventos a llevar a cabo en un circuito digital.

 

 

Tema 3: Sistemas combinacionales

 

Los sistemas combinaciones son aquellos sistemas digitales que no dependen del tiempo. Es decir son dependientes de la entrada. Por ejemplo los multiplexores, decodificadores, etc. Pero también, las ALUs, los bancos de registros.

 

 

Tema 4: Sistemas secuenciales y Máquinas de estados finitos

 

Un sistema secuencias es todo aquel que necesita información temporal anterior al instante actual para poder generar un salida. Como ejemplo cualquier  Flip-Flop comercial y una máquina de estado finito (MEF). Las MEF se suelen emplear en electrónica digital para orquestar la secuencia de pasos para llevar a cabo un algoritmo o una secuencia controlada de operaciones.

 

 

Tema 5: Rutas de datos

 

Cuando se habla de electrónica digital es muy importante tener claro el concepto de ruta de datos. Donde una ruta de datos es el mapa físico de elementos que se interconecta entre sí para poder realizar las operaciones deseadas. Existen dos tipos las dedicadas: Rutas de datos optimizadas para llevar a cabo una operatoria concreta o rutas de datos dedicadas que sirven  para ejecutar cualquier serie de operaciones.

 

 

Tema 6: Memorias y tablas lookup

 

En sistemas digitales es habitual cargar los datos a procesar en una memoria y conforme se procesan guardarlos en otra memoria en espera de enviar a un PC, computador CNC u otro sistema digital. Este tema trata de los diferentes elementos de memoria.

 

 

Tema 7: Diseño de procesadores

 

En última instancia el caso más complejo del diseño digital es la concepción de procesadores. Ya sean de propósito general, GPUs o dedicados. En este tema se verán los diferentes tipos así como un ejemplo sencillo sobre el diseño de cada tipo.

 

 

Tema 8: Diseño de juegos con VHDL, Pong

 

Por último, una aplicación no tan "formal" de un HDL es el desarrollo de un videojuego donde se presente un problema distinto a los típicos en la literatura y se comprueba la potencia y flexibilidad de desarrollo y prototipado basado en FPGAs.

 

 

BLOQUE II: DSP en FPGA

 

Tema 1. Introdución a los DSPs en FPGAs.

 

Tema 2. Analizador de espectros.

 

Tema 3. Procesado discreto de señales continuas: diezmado e interpolación.

 

Tema 4. Filtrado lineal en tiempo real.

 

Tema 5. Introducción al desarrollo software para sistemas de tiempo real.

 

Tema 6. Diseño de filtros digitales.

 

Tema 7. Representación numérica y aritmética en punto fijo. Recursos de los dispositivos FPGA para DSPs

 

Tema 8. Efectos de precisión finita. Circuitos aritméticos para FPGA.

 

Tema 10. Transformada Rápida de Fourier

 

Tema 11. Síntesis directa de frecuencia

 

Tema 12. Algoritmo CORDIC

 

Tema 13. Proyecto final: Implementación de un analizador de espectros basado en FFT sobre FPGAs

 

 

 

 

 

Plazas

 

El curso está limitado a 8 asistentes. Las plazas pueden reservarse a través del correo electrónico, enviando sus datos, e-mail y teléfono de contacto a la dirección:

 

info@academiatormos.com

 

Las plazas se asignan por estricto orden de preinscripción, sirviendo como justificante la hora que figure en el correo electrónico.

 

Matrícula

Con la matrícula se entregan un libro y dos placas de circuitos, un entrenador con Xilinx Spartan 3 y un conversor ADC de alta velocidad.

 

Módulo I (Diseño con FPGAs): 1000 euros.

Módulo II (Proceso de señales con FPGA): 500 euros.

Módulo I + II:  1400 euros.