Lógica Programável

Próreitoria de EaD e CCDD 1 Disciplina de Lógica Programável Experimento Circuito Lógico ORIENTAÇÕES PARA REALIZAÇÃO E ENTREGA DA ATIVIDADE Realizar o experimento descrito no Roteiro Durante a realização do experimento tirar fotos que demonstrem os resultados obtidos Com base no modelo elaborar um relatório deste experimento Incluir as fotos e tudo o que é solicitado no roteiro de experimento Preferencialmente incluir o relatório prints de tela do analisador lógico do osciloscópio USB Hantek6022BL com os resultados de leitura de todas as entradas e saídas dos circuitos montados e testados na prática de pelo menos 2 condições de teste Postar na entrega de trabalho no menu Trabalhos do AVA o arquivo do relatório em pdf até o dia estabelecido para avaliação Centro Universitário Internacional UNINTER Escola Politécnica 2024 V101 1 Trabalho de Lógica Programável I Introdução e Motivação para o Trabalho de Lógica Programável Introdução Bemvindos ao estudo da Lógica Programável Este trabalho prático visa introduzir vocês ao fascinante mundo da síntese digital utilizando dispositivos de Lógica Programável especificamente CPLDs Complex Programmable Logic Devices e FPGAs Field Programmable Gate Arrays Esses dispositivos são componentes essenciais na construção de sistemas digitais modernos permitindo a implementação de circuitos complexos com flexibilidade e eficiência Durante este trabalho vocês irão desenvolver simular e testar uma série de circuitos digitais básicos utilizando VHDL Very HighSpeed Integrated Circuit Hardware Description Language uma linguagem poderosa para modelagem de hardware Motivação Aplicações em Soluções de Mercado No mercado de tecnologia CPLDs e FPGAs são amplamente utilizados devido à sua capacidade de rápida prototipagem e flexibilidade Empresas de eletrônica e informática empregam esses dispositivos para desenvolver produtos inovadores e de alta performance Por exemplo em produtos de consumo como smartphones tablets e dispositivos IoT Internet of Things FPGAs são utilizados para processar sinais rapidamente melhorar a eficiência energética e aumentar a funcionalidade do dispositivo Além disso em equipamentos de rede e telecomunicações esses dispositivos permitem a implementação de algoritmos de processamento de dados de alta velocidade suportando a infraestrutura de internet e comunicação que utilizamos diariamente Aplicações Científicas No campo científico CPLDs e FPGAs desempenham um papel crucial em pesquisas avançadas e em aplicações que exigem processamento paralelo e alta precisão Eles são usados em instrumentos científicos para adquirir e processar grandes volumes de dados em tempo real Por exemplo em física de partículas e astronomia FPGAs são utilizados em telescópios e aceleradores de partículas para processar dados coletados em experimentos complexos possibilitando descobertas revolucionárias sobre o universo Em biotecnologia esses dispositivos ajudam a realizar sequenciamento genético e análises bioinformáticas em velocidades muito superiores às abordagens tradicionais acelerando a pesquisa e desenvolvimento de novos tratamentos e medicamentos Aplicações Militares Em aplicações militares a confiabilidade e a capacidade de reconfiguração rápida dos CPLDs e FPGAs são vitais Eles são empregados em sistemas de radar comunicações seguras criptografia e controle de drones Em particular esses dispositivos são cruciais para sistemas de defesa que exigem resposta em tempo real e adaptabilidade a diferentes cenários de combate As FPGAs por exemplo podem ser reprogramadas em campo para responder a novas ameaças ou condições aumentando a eficácia e a segurança das operações militares Além disso a capacidade de processar grandes quantidades de dados em tempo real permite uma melhor vigilância e reconhecimento dando às forças armadas uma vantagem estratégica Centro Universitário Internacional UNINTER Escola Politécnica 2024 V101 2 Finalmente Ao completar este trabalho vocês não apenas adquirirão habilidades práticas em VHDL e no uso de ferramentas como o Quartus II mas também terão uma compreensão mais profunda de como esses conhecimentos são aplicados em indústrias de ponta O domínio dessas tecnologias pode abrir portas para carreiras emocionantes em diversas áreas desde a engenharia de produtos eletrônicos até a pesquisa científica e o desenvolvimento de tecnologias de defesa Boa sorte e bons estudos II Instruções Gerais Os alunos devem seguir as seguintes etapas para cada parte do trabalho 1 Produzir o código VHDL 2 Simular o código utilizando o Waveform do Quartus II para todos os estados da tabelaverdade Os estímulos dos sinais de entrada devem iniciar na centena completa do RU convertida em ns nanosegundos Para o RU 999999128 deve se utilizar 128 ns 3 Confirmar se o diagrama RTL gerado está relacionado com o objetivo de cada parte 4 Testar o circuito sintetizado no kit didático 5 O trabalho deve conter as partes do roteiro contendo o resumo de cada parte o código VHDL comentado a imagem da simulação do Waveform o diagrama RTL e a sua imagem com o nome e RU testando o circuito no kit didático 6 O arquivo de entrega deve estar em formato PDF Exemplo de registro dos dados e informações Código VHDL 20 Obrigatório para cada parte Diagrama RTL 20 LIBRARY IEEE USE IEEESTDLOGIC1164ALL ENTITY portanot IS PORT A in STDLOGIC Q out STDLOGIC END portanot RU999999090 Pedrito Shin da Silva ARCHITECTURE comportamento OF portanot IS BEGIN Q NOT A END comportamento Simulação do Waveform 20 Fotografia do teste 40 Centro Universitário Internacional UNINTER Escola Politécnica 2024 V101 3 Parte 1 Porta AND Uma porta AND realiza a operação lógica de conjunção onde a saída é verdadeira apenas se todas as entradas forem verdadeiras Parte 2 Porta XOR com Portas Discretas AND e OR Uma porta XOR realiza a operação de disjunção exclusiva onde a saída é verdadeira se e somente se as entradas forem diferentes Parte 3 Decodificador 38 Um decodificador 38 converte um código binário de 3 bits em um de 8 linhas onde apenas uma das saídas será verdadeira para cada combinação de entrada Parte 4 Multiplexador de Quatro Entradas Um multiplexador de quatro entradas seleciona uma das quatro entradas para ser passada para a saída com base nos sinais de seleção Parte 5 Decodificador de BCD para 7 Segmentos Um decodificador BCD para 7 segmentos converte um código binário decimal em sinais que controlam um display de 7 segmentos Parte 6 FlipFlop D e JK FlipFlops são elementos de memória usados para armazenar bits O FlipFlop D possui uma entrada de dados enquanto o FlipFlop JK possui entradas J e K que determinam o comportamento de sua saída Parte 7 Contador Binário Módulo 16 Um contador binário módulo 16 conta de 0 a 15 em binário reiniciando para 0 após atingir o valor máximo Parte 8 Contador Decimal 0099 com Reset Um contador decimal de 00 a 99 conta em decimal e reinicia para 00 após atingir o valor 99 com capacidade de resetar para 00 Parte 9 Contador Gray de 4 Bits progressivoregressivo Um contador Gray conta em código Gray que difere do binário normal pois apenas um bit muda entre estados consecutivos Parte 10 Contador Decimal 0099 progressivoregressivo com Reset e Preset Um contador decimal que conta de 00 a 99 podendo contar progressivamente ou regressivamente com capacidade de resetar e definir um valor inicial preset