Desenvolvimento de circuitos digitais utilizando dispositivos lógico programáveis (DLPs)

Resumo

Desenvolvimento de circuitos digitais utilizando dispositivos lógico programáveis (DLPs) e programação VHDL com o software Quartus da ALTERA e Modelsim. Será utilizado um kit didático DPL desenvolvido em projeto do MEC/IFSC (Sistemas Eletrônicos).

Resumo Estendido

Por quase 40 anos, os circuitos digitais, que são circuitos baseados na lógica binária (0's e 1's), foram construídos com componentes eletrônicos no padrão SSI e MSI, como transistores, resistores e capacitores. Com o tempo, e o surgimento de novas tecnologias, estes componentes eletrônicos discretos deixaram de ser utilizados e foram aos poucos substituídos pelos PLD's (Programmable logic device), que com um único componente, pode-se obter os mesmos resultados que eram conseguidos com vários componentes MSI/SSI.

Os PLD's trabalham com tecnologia digital, manipulando a informação de forma digital e não analógica, ou seja, com valores arredondados (quantizados) e não com os valores reais. Trabalhar dessa forma traz muitas vantagens, entre elas, a facilidade de projeção e criação de um circuito digital, juntamente com a grande imunidade à ruído, e as amplas possibilidades de programação.

Os PLD's não possuem funções pré-programadas, ou mesmo funções fixas como as portas lógicas (OR, AND, NOT, etc), mas sim, devem ser programados previamente para poderem realizar tarefas mais complexas. E dentre as linguagens para se programar PLD's, a Verilog e a VHDL são as mais populares, sendo utilizadas na maioria dos projetos de dispositivos eletrônicos.

VHDL vem de VHSIC-HDL, que significa Very-High-Speed Integrated Circuit (VHSIC) - Hardware Description Language (HDL), mas, para a sigla não se tornar muito extensa, utiliza-se VHDL. A linguagem foi padronizada pelo IEEE em 1987, tornando-se de domínio público, e atualmente, é uma das linguagens de descrição de hardware mais utilizadas comercialmente.

Mesmo com a padronização, alguns fabricantes de PLD's desenvolveram linguagens proprietárias, com especificações próprias, e que facilitam o desenvolvimento de seus produtos. Atualmente, as principais fornecedoras de PLD's comerciais são a Xilinx e a Altera Corporation. O IF-SC, Campus São José, adquiriu um kit de desenvolvimento da Altera, que será utilizado na implementação do projeto de TCC1.

O modelo do PLD do kit Altera é EPM7064slc44-10, o qual tem sua ligação com um PC por uma interface USB, e utiliza uma matriz de contato para execução dos projetos. O kit possui diversos periféricos, entre eles, um módulo com oito LED's, um módulo com oito chaves PUSH-BUTTON e mais um com doze chaves, um módulo com sete chaves DIP-SWITCH, um display de sete segmentos e mais um módulo com seis display's de sete segmentos.

O desenvolvimento será realizado em duas etapas. A primeira etapa se dará com a utilização da ferramenta modelsim, que é um software que disponibiliza uma interface gráfica para simulação de circuitos digitais. Os circuitos criados aqui serão armazenados para formar um banco de exemplos didáticos, com portas lógicas, decodificadores, multiplexadores e FLIP-FLOP's, além de circuitos combinacionais e sequenciais, para futuramente serem utilizados em disciplinas dos cursos na Área de Telecomunicações oferecidos pelo Campus São José.

A segunda etapa será a implementação de uma aplicação específica utilizando a linguagem VHDL, em conjunto com a ferramenta modelsim. A aplicação será definida ao longo da disciplina TCC1.

• Palavras chave: VHDL, PLD, Circuitos Digitais, Altera.

Referências

• TOCCI, Ronald J.; WIDMER, Neal S.; MOSS, Gregory L. Sistemas Digitais: princípios e aplicações, 11.ed. Trad. Jorge Ritter. São Paulo: Pearson, 2011.

• VHDL, Disponível em <http://pt.wikipedia.org/wiki/VHDL>. Acesso em: 01 maio 2012.