paper grupo 1 opal
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TRABAJO DE INVESTIGACION:
OPAL
Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE
Departamento de Elctrica y electrnica
Juan Garca ([email protected])-Leonardo Mantilla([email protected]) -Javier
Muglisa([email protected])-Alexander Villacis([email protected])
Abstract- El lenguaje OPAL es, un sistema
de desarrollo de diseo completo PLD
(Dispositivo lgico programable). este
lenguaje le da al diseador la posibilidad
de utilizar el lenguaje de mquina de
estados, ecuaciones booleanas de varios
niveles, las funciones de la tabla de
verdad mejoradas, o cualquier
combinacin de los tres. El presente
paper describe las principales
caractersticas de OPAL para crear
aplicaciones para PLD y se creara una
aplicacin sencilla que mostrara de forma
clara el uso del software.
1. PLD (dipositivo lgico
programable)
Son circuitos integrados que ofrecen a los
diseadores en un solo chip, un arreglo
de compuertas lgicas y flip-flops. El
usuario lod prgrama para implementar
funciones lgicas y as, una manera ms
sencilla de reemplazar varios circuitos
integrados estndares o de funciones
fijas. Un PLD tpico est compuesto de
arreglos de compuertas lgicas, uno de
ellos a base de compuertas AND al que se
le denomina Plano AND y el otro de
compuertas OR, denominado Plano OR .
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1.1 CLASIFICACIN DE LOS PLD
FIG 1 ILUSTRACIN CLASIFICACIN DE
LOS PLDs
DIFERENCIA ENTRE LAS ARQUITECTURAS
DE LOS PLDs
DIAGRAMA 1 DIFERENCIA ENTRE LAS
ARQUITECTURAS DE LOS PLDs
2. OPAL
El paquete de software OPAL consiste en
el intrprete de comandos grficos, tanto
para DOS y Windows, cuenta con tres
mdulos ejecutables (EQN2JED.EXE,
JED2EQN.EXE y PAL2GAL.EXE), que son
un conjunto de libreras.
Los archivos de entrada contienen
ecuaciones booleanas y etiquetas de
comandos que estn escritas en el
formato de archivo EQN. Los archivos de
Los PLDs representan menor costo para los
fabricantes.
Pueden reemplazar funciones de otros
dispositivos lgicos.
Reduccin de espacio en las tarjetas de circuito
impreso
Simplificacin del alambrado entre chips y
otros
Disminucin en los requerimientos de
potencia ( por consiguiente menor
consumo de energa )
Realizacin de aplicaciones especiales no encontradas en circuitos integrados de funciones
fijas
La programacin se lleva a cabo por medio de conexiones fusibles; de tal
forma que en una compuerta OR, una entrada con conexin fusible
Fundida o Quemada ( fusible abierto ) funcione como un cero lgico y una
conexin intacta como el valor de la(s) variable(s) de entrada.
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entrada son utilizados por el mdulo de
EQN2JED para crear mapas JEDEC que
contienen los datos de programacin
para un dispositivo de destino. Al crear
sus propios archivos de entrada, puede
utilizar el paquete de software OPAL
como parte de un sistema de desarrollo
de diseo completo PLD (Dispositivo
lgico programable).
Cmo funciona OPAL?
El objetivo final de cualquier paquete de
software PLD es crear un mapa JEDEC de
los estados de fusibles del PLD que se
pueden descargar a un programador de
dispositivos. El mapa JEDEC contiene
datos dependientes del dispositivo, como
la asignacin de pines, el nmero de
fusibles de cada trmino del producto, el
tipo de retroalimentacin, y as
sucesivamente.
La actual generacin de paquetes de
software PLD se esfuerza por ser
independiente del dispositivo; un diseo
puede ser construido sin ningn
conocimiento del dispositivo de destino
para el diseo. Los diseadores no
necesitan preocuparse acerca de la
arquitectura del dispositivo de destino.
Son libres para concentrarse en el diseo
del sistema.
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2.1 Conceptos de OPAL
El lenguaje OPAL es una solucin de alta
gama. Este lenguaje le da al diseador la
posibilidad de utilizar el lenguaje de
mquina de estados, ecuaciones
booleanas de varios niveles, las funciones
de la tabla de verdad mejoradas, o
cualquier combinacin de los tres. Esto le
da la libertad de diseo para elegir la
aplicacin que mejor se adapte a la tarea
de diseo especfico.
OPAL est diseado para llevar esto un paso ms all. En lugar de slo proporcionar independencia
de dispositivo, tambin suministramos la independencia
de la herramienta
Todos los formatos de archivo compatibles (OPAL, PLA, EQN,
JEDEC) son completamente "abierta" y compatible con las
herramientas de software reconocidas.
En el nivel ms bajo, la lgica se puede expresar en el formato
estndar de suma de productos (SOP).
Este formato puede ser compilado en el mapa JEDEC del
PLD especfico. Ninguna manipulacin lgica ms se
realiza en este nivel, por lo que los diseadores que desean el
mayor grado de control sobre el procesamiento de la lgica
puede entrar diseos en este nivel.
Sin embargo, incluso en este nivel, OPAL s prev mapear automticamente la
lgica en un PLD especfica a travs de una opcin de asignacin de pines
automtico. Esta caracterstica est disponible en OPAL
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2.2 Ventanas de Opal
VENTANA PRINCIPAL DE OPAL
FIG 2 VENTANA PRINCIPAL DE OPAL
Se encuentran los Ttulos de las
Ventanas , que contienen las opciones
de trabajo del programa. Cada uno de los
Ttulos de las Ventanas , tiene una
letra resaltada; lo queindica, que dicha
ventana podr ser seleccionada, con solo
teclear la letra resaltada del Titulo . En
la parte inferior se encuentran teclas
rpidas para algunas funciones y que
ejecutaran la operacin sealada con
solo oprimir la tecla de funcin. F1 HELP
nos permitir visualizar la ayuda en cada
opcin con solo teclear F1.
VENTANA FILE
FIG 3 VENTANA FILE DE OPAL
La ventana File contiene nueve opciones
y al igual que los Ttulos de las Ventanas
cada una de las opciones tiene tambin
una letra resaltada y al oprimir alguna de
ellas se seleccionara la funcin
correspondiente, otra forma de
seleccionar las opciones se hace
mediante el cursor ( flechas del teclado )
seguidas de un ENTER
VENTANA VIEW
FIG 4 VENTANA VIEW DE OPAL
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La ventana View mediante la ventana de
bsqueda ( ver la opcin Open... de la
ventana File ) se hace la seleccin rpida
de archivos segn su extensin:
VENTANA SIMULATE
FIG 6 VENTANA SIMULATE DE OPAL
La ventana Simulate permite realizar la
simulacin del circuito que se acaba de
disear dentro de OPAL, dentro de esta
ventana se encuentran dos opciones y
que con la ayuda de la ventana de
bsqueda se podrn efectuar ms
rpidamente la seleccin de los archivos
de simulacin.
Opalsim
Despus de la bsqueda del archivo de
simulacin ( .ckt ), se proceder a la
generacin de un archivo ( .Lst ) basado
en la Tabla de Estados anexada al archivo
( .ckt ) donde se podrn visualizar los
diagramas de tiempos de la Tabla
mencionada.
Opalview
Mediante esta opcin se efecta la
visualizacin en pantalla de los diagramas
de tiempos, para esto es necesario que
exista el archivo que se cre con la
opcin anterior (.Lst ).
VENTANA MODULES
FIG 7 VENTANA MODULES DE OPAL
La ventana Modules posee nueve
opciones, cabe hacer mencin que es
una de las ventanas ms importantes
dentro del paquete ( Software ) ya que
dentro de ella se realiza la conversin (
Ensamble y compilacin ) entre archivos
2.3 Men de mdulos de vistas
Este men es muy til durante la fase de
diseo, cuando el usuario est
compilando el archivo de origen por
primera vez. Este men contiene
opciones que permiten al usuario ver los
diferentes archivos de salida de la ltima
intervencin ejecutada.
Cualquiera de los siguientes archivos se
puede abrir y se muestra si se tratara de
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una salida o una entrada del ltimo
procedimiento ejecutado rpidamente.
FIG 12 EXTENCIONES DE EJECUCION EN
OPAL
2.4 Mdulos de diseo OPAL
2.4.1 EQN2JED (EQUATIONS TO JEDEC)
EQN2JED convierte las ecuaciones
booleanas a un archivo de dispositivo
especfico JEDEC. el archivo JEDEC
contiene todos los detalles necesarios los
cuales pueden ser descargados al
dispositivo programados de la tarjeta
programable PLD. El archivo JEDEC es
compatible con el estndar JEDEC 3B el
cual es soportado por los dispositivos de
estndares industriales
2.4.2 PAL2GAL (PAL TO GAL)
El mdulo PAL2GAL convierte un archivo
PAL JEDEC a un archivo GAL JEDEC.
PAL2GAL primeramente se asegura que
haya una relacin pin a pin entre el PAL y
GAL antes de comenzar on la conversin.
A continuacin como ejemplo se muestra
una tabla de funciones PAL que pueden
ser remplazadas por GAL16V8:
2.4.3 JED2EQN (JEDEC TO BOOLEAN
EQUATION)
El mdulo JED2EQN desensambla una
archivo JEDEC a sus correspondientes
ecuaciones booleanas.
Las etiquetas usadas en las ecuaciones
booleanas bsicas creadas por JED2EQN
contiene el nmero de pines precedido
del tipo de seal
2.5 DISEO DE ELEMANTOS EN OPAL
En el lenguaje de programacin OPAL,
todas la seales deben ser definidas
antes de ser usadas.
3.5.1 TIPOS DE SEAL
Existen 5 tipos de seales en OPAL:
3.5.2 DISEO EN OPAL
1. Input /
entradas: seal
de entrada
del diseo,
es unidireccional
2. Output
/salidas: seal de
salida del
diseo, es
unidireccional.
3. Feedbac
k / realimentacin: seal
que es entrada y salida,
es bidirecci
onal.
4. Node / nodo: usada
principalmente
por ILMC(In
put Logic
Macro Cells)
que es una
estructura de
GAL6001
5. Statebit / bit de estado
(no soportad
o por OPALjr)
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Si queremos implementar un circuito en
OPAL, podemos utilizar bsicamente tres
mtodos para describir el
comportamiento del mismo: captura por
tabla de verdad captura porecuaciones
(para circuitos combinacionales) y la
captura por diagramas deestados (para
circuitos secuenciales).
De esta manera podemos implementar muchos circuitos secuenciales sencillos en OPAL para programarlos en un PLD como una GAL sin la necesidad de realizar un diagrama de estado siguiente y simplificar las ecuaciones para cada flip-flop. Adems OPAL nos permite simular nuestro diseo al igual que con un circuito combinacional antes de programar un PLD. 4. EJERCICIO EN OPAL PASOS: 1. BEGIN HEADER {Esta directiva nos permite escribir cualquier tipo de informacin que identifique nuestro cdigo a modo de encabezado} END HEADER
2. BEGIN DEFINITION {Esta directiva nos abre el campo que nos permite declarar el dispositivo que utilizaremos, nuestras variables de entrada y de salida.} DEVICE GAL22V10; {Especificamos nuestro dispositivo terminando con punto y coma} INPUTS a=5, b=6, c=7, d=8; {Esta palabra reservada nos permite declarar las variables de entrada que nos servirn para formar nuestras ecuaciones, si queremos asignarle algn pin en especial, debemos igualar la variable al nmero de pin en el que queramos que est.} OUTPUTS(com) w=15, x=16, y=17, z=18; {Esta palabra reservada nos habilita la declaracin de las variables de salida, es decir, a lo que sern igualadas nuestras ecuaciones, le agregamos (com) para indicarle al sintetizador que nuestro circuito es combinacional.} SET in1=[a,b]; SET in2=[c,d]; {OPAL nos permite declarar sets de variables. Estos son nombres con los que nos referimos a un conjunto de variables y nos ayuda a trabajar con mltiples entradas salidas al mismo tiempo} END DEFINITION {Como podemos ver hasta ahora, el cdigo es idntico al que utilizamos para la tabla de verdad} 3. BEGIN EQUIATIONS {Esta directiva nos abre el campo para poder escribir nuestras ecuaciones} Nodo1=a*b*c; {OPAL nos permite declarar nodos en nuestro programa, los cuales slo se usan dentro de nuestro dispositivo, no tienen una salida en ningn pin. Si utilizamos
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nodos, es recomendable declararlos antes de nuestras ecuaciones para llevar un orden, pero esto no es un requisito} w=a+b; x=(a+b)$(/c*b); y=(a==c); {OPAL permite las operaciones lgicas: AND (*), OR (+), XOR ($), NOT (/) y comparaciones como igual (==), diferente (!=), menor (), menor igual (=); as como agrupar trminos con el uso de parntesis} z=(in1==in2); {Tambin es posible trabajar con sets en lugar de variables. De esta manera se facilita la captura de las ecuaciones ya que podemos comparar varios bits a la vez} END EQUATIONS 4.-BIOGRAFAS
Juan Jos Garca Chvez
Naci en Quito el 29 de Diciembre de 1986,
Estudio la primaria en el Instituto Pedaggico
Manuela Caizares y la Secundaria en el Colegio
Tcnico Salesiano Don Bosco, se gradu en el ao
2004 de Bachiller Tcnico en Electricidad, luego
Ingreso a la Escuela Politcnica Nacional la cual
tuvo que abandonar por problemas de salud,
trabajo un periodo corto de tiempo en Cableado
estructurado e instalaciones elctricas, en 2009
decidi ingresas a la Escuela Politcnica del
Ejercito donde Actualmente cursa la carrera de
Ingeniera Electrnica en Redes y Comunicacin
de Datos.
Alexander Villacis Rodrguez:
Naci en Ambato el 20 de Julio de 1988, Estudio
la primaria en La Salle de Ambato y la Secundaria
en el Colegio Tcnico Superior Bolivar, se gradu
de Bachiller en ciencias, luego Ingreso a la ESPE
donde actualmente se encuentra estudiando
ingeniera electrnica en automatizacin y control
Javier Muglisa Robalino:
Naci en Quito el 27 de diciembre de 1988,
Estudio la primaria y secundaria en el Colegio
Julio Mar Matovelle, se gradu de Bachiller en
Fisco matemticas, luego Ingreso a la ESPE
donde actualmente se encuentra estudiando
ingeniera electrnica en Telecomunicaciones
Leonardo Mantilla Torres
Naci en Quito el 30 de Abril de 1987, Estudios
primarios realizados en la escuela San Jos La
Salle, secundarios en el colegio Militar Eloy
Alfaro donde se gradu en Bachiller en Ciencias;
Actualmente estudia Ingeniera Electrnica en
Telecomunicaciones 10 mo nivel