ELETRÔNICA DIGITAL I

Transcrição

1 ELETRÔNICA DIGITAL I Parte 0 Introdução Professor Dr. Michael Klug 1

2 Analógico x Digital Representações: Analógica = contínua Digital = discreta (passo a passo) 2

3 Vantagens Técnicas Digitais 1) Fáceis de projetar (circuitos de chaveamento - valores exatos da tensão ou da corrente dos sinais manipulados não são tão importantes); 2) O armazenamento da informação é fácil; 3) Precisão e exatidão maiores; 4) As operações podem ser programadas; 5) Menos afetados por ruído (flutuações na tensão de alimentação ou de entrada, ou mesmo induzidos externamente); 6) Os circuitos digitais são mais adequados à integração. 3

4 MUNDO REAL Predominantemente analógico: temperatura, pressão, posição, velocidade, nível de um líquido, vazão, etc. Conversores: Analógico Digital (ADC) e Digital Analógico (DAC) 4

5 Árvore das Tecnologias: Contextualização FPGAs: Arranjo de Portas Programáveis por Campo 5

6 FPGAs Consiste de um grande arranjo de células lógicas ou blocos lógicos configuráveis contidos em um único circuito integrado; Cada célula tem a capacidade computacional para implementar funções lógicas e realizar roteamento para comunicação entre elas. 6

7 Origem das FPGAs Anos 80: maioria dos sistemas eram implementados usando circuitos integrados MSI e LSI CIs customizados eram muitas vezes projetados para substituir uma grande quantidade de lógica: -> Alto custo e tempo longo de desenvolvimento -> Portanto, o uso de CIs customizados só era viável para produtos com elevado volume de fabricação. A Xilinx introduziu em 1984 a tecnologia FPGA como uma alternativa para os CIs customizados 7

8 Linguagens de Descrição de Hardware HDL: Hardware Description Languages metodologia alternativa aos esquemáticos para descrição de circuitos digitais (Departamento de Defesa dos USA 1980) Verilog e VHDL VHDL Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language. AHDL Altera Hardware Description Language. Padrão IEEE -> IEEE

9 Linguagens de Descrição de Hardware O VHDL usa uma sintaxe (ordem dos elementos) similar ao Pascal. A Formatação está relacionada com a definição de entradas, saídas (portas) e operações dos diferentes elementos. Nome do bloco Entradas e saídas DOCUMENTAÇÃO ENTRADAS E SAÍDAS Operações contidas entre BEGIN e AND DESCRIÇÃO FUNCIONAL 9

10 HDL Exemplo de Projeto Modelamento Comportamental: Define a função de entrada/saída especificando um conjunto de funções de transferências matemáticas.

11 FPGAs Paralelismo Paralelismo 11

12 PLDs (Programmable Logic Devices) Fabricantes 12

13 Modelo de um Sistema Digital Sistema Digital: processamento de informação constituída por sinais discretos. Normalmente são sistemas binários onde a unidade de informação éobit binarydigitoudígitobinário,e os sinais podem assumir apenas dois valores discretos (0 ou 1). 13

14 Circuitos Lógicos Os circuitos lógicos podem ser classificados em dois tipos: Circuitos Combinacionais: As saídas em qualquer instante de tempo dependem apenas dos valores das entradas nesse instante de tempo. Circuitos Seqüenciais: As saídas em um dado instante de tempo dependem não só dos valores das entradas nesse instante de tempo, mas também dos valores em instantes anteriores: ou seja, estes circuitos possuem memória. 14