En la actualidad, el lenguaje de descripción en hardware más utilizado a nivel industrial es el VHDL , sus siglas proveniente de la combinación de dos acrónimos: VHSIC (Very High Speed Integrated Circuit) y HDL (Hardware Description Language).
Apareció en la década de los 80’s como un lenguaje estándar, capaz de soportar el proceso de diseño de sistemas electrónicos complejos, con propiedades para reducir el tiempo de diseño y recursos tecnológicos requeridos.
Después de varias versiones revisadas por el gobierno de los Estados Unidos, industrias y universidades, el IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos) publicó en diciembre de 1987 el estándar IEEEstd 1076-1987. Un año más tarde, surgió la necesidad de describir en VHDL todos los ASIC (Application Especific Integrated Circuit) creados por el Departamento de Defensa de Estados Unidos, por lo que en 1993 se adoptó el estándar adicional de VHDL IEEE1164.
¿Cómo surge DIONE?
Gracias a las ventajas del VHDL frente a los lenguajes de programación, cada vez hay más aficionados, programadores, profesionistas y científicos interesados en utilizar este lenguaje para el desarrollo de sus proyectos, por lo que derivado de ello NIBBLUX, una empresa dedicada al desarrollo tecnológico de México, con la intención de facilitar a los profesores la enseñanza y a los estudiantes el aprendizaje de temas de electrónica digital, creó la tarjeta DIONE-CPDL (Complex Programmable Logic Device o Dispositivo Lógico Programable Complejo) permitiendo así la fácil aplicación del VHDL para proyectos de electrónica digital.
Creada bajo la premisa de ahorro de recursos, minimiza los costos de material extra, reduce el margen de error y elimina el alambrado de circuitos en protoboard optimizando así el tiempo para resolver los proyectos. En la práctica, DIONE va desde el uso básico de compuertas lógicas hasta el desarrollo de proyectos de robótica, instrumentación, protocolos de comunicación, adquisición de datos de sensores, IoT, etc.
Características
El corazón de DIONE es un circuito integrado EPM240T100C5 de la familia MAX II de Altera.
Como diferenciadores, incluye el programador, dispositivos electrónicos incorporados I/O como luces led, botones e interruptores, un oscilador de 24 MHz y 52 pines de propósito general.
Esto ayuda a simplificar el proceso de la implementación del diseño digital sin necesidad de un laboratorio especializado, ya que tiene el tamaño de una tarjeta de crédito y basta con tener una computadora para realizar prototipos.
¿Cuáles son las ventajas de VHDL?
- Disponibilidad pública: Puede ser implementado por cualquier persona con el conocimiento del VHDL, sin necesidad de licencias para describir hardware digital.
- Reutilización de código: Permite crear bloques de circuitos digitales independientes facilitando la reutilización de los mismos en diferentes proyectos.
- Notación formal: Después de ser estandarizado por las diferentes instituciones el VHDL cuenta con librerías y sintaxis de descripción teniendo una notación formal e igual en cualquier parte del mundo.
- Fácil migración entre dispositivos: El VHDL puede ser implementado en cualquier CPLD o FPGA sin importar el fabricante del dispositivo.
- Facilidad de participación en proyectos: La creación de bloques de circuitos digitales independientes permite trabajar a varias personas en un proyecto de manera remota.
CPLD VS MCU
| CPLD (FPGA) | MCU |
| Dispositivo Lógico Programable complejo (CPLD),Matrices de compuertas Programables en Campo (FPGA). | Microcontrolador (µC ó mCU). |
| Lenguaje de Descripción de Hardware (HDL) como Verilog o VHDL. | Lenguajes de programación como ensamblador, C o C++. |
| Los CPLD/FPGA pueden ejecutar procesos en paralelo (varias tareas al mismo tiempo). | Los microcontroladores usan procesos secuenciales (una tarea o línea de código a la vez). |
| Un CPLD/FPGA es un circuito en blanco con miles de compuertas lógicas esperando a ser configuradas para crear otros circuitos. | Un microcontrolador es un procesador con diferentes circuitos (periféricos) construidos dentro de un mismo chip que no se pueden modificar. |
| En una CPLD/FPGA se describe el hardware que dicta el funcionamiento del circuito digital y se puede modificar para crear circuitos diferentes. | Se programa el software que se carga a un microcontrolador, pero el hardware de este permanece sin cambios. |
| Facilidad de migración entre FPGA’s de distintos fabricantes y reutilización de código. | Complejidad de migración entre Microcontroladores o mCU’s de distintos o mismos fabricantes. |
Aplicaciones utilizando el lenguaje VHDL
- Compuertas lógicas
- Funciones booleanas
- Máquina de estados
- Reloj-cronómetro
- Aplicaciones con sensores digitales
- Protocolos de comunicación (SPI, UART, I2C, ETC.)
- Control de motores AC y DC
- Conectividad Bluetooth para aplicaciones móviles
- IOT
- Iluminación
- Robótica
- ¡Y más!
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