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Desarrollo de FPGA: Empresa de Ingeniería Electrónica

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FPGA o matriz de puertas programables (Field Programmable Gate Array)

DESARROLLO FPGA
La tecnología FPGA es una de las arquitecturas más completas y flexibles para el desarrollo de aplicaciones de alto rendimiento. Con esta tecnología es posible diseñar sistemas y/o dispositivos a medida sobre un único chip, en menos tiempo y a un menor costo, utilizando sofisticados sistemas de simulación y circuitos integrados programables.

El desarrollo de soluciones completas comprende el desarrollo del sistema completo a partir del análisis de los requisitos, definición de la arquitectura, diseño de prototipos, validación del diseño y soporte durante la integración. Además, nuestros servicios incluyen la participación en cualquiera de las fases de desarrollo con FPGAs, desde el diseño de una arquitectura inicial hasta el desarrollo de test-bench, debug, verificaciones y validaciones.
La programación de una FPGA se suele realizar mediante lenguajes de descripción de hardware (HDL), aunque también se puede realizar mediante esquemas. Estos lenguajes permiten una descripción funcional del hardware a un nivel de abstracción superior al que permiten los esquemas, que básicamente consiste en el diseño del sistema basado en puertas lógicas y otros elementos lógicos.
LENGUAJES DE DEFINICIÓN HW
Los lenguajes de descripción de hardware más empleados en el diseño de FPGAS son VHDL y Verilog. Ambos son lenguajes que permiten diseñar la FPGA desde un punto de vista abstracto, funcional, aunque también se puede definir la estructura del hardware a bajo nivel. Existen además componentes predefinidos, los IPs, descritos en estos lenguajes para simplificar el diseño de la FPGA.

Los principales fabricantes de FPGAs proveen de herramientas para hacer más sencillo el proceso de diseño de una FPGA. Así, Xilinx Inc. Ofrece la macroherramienta Xilinx Vivado o ISE Design Suite, que consiste en un conjunto de herramientas integradas destinadas al diseño y desarrollo FPGA, entre otros. Entre estas herramientas cabe destacar:

    • Vivado Design Suite o ISE: Entornos destinados al diseño del sistemas SoC o HDL respectivamente.
    • EDK: herramienta para diseño de sistemas con microprocesador.
    • SDK: herramienta para el diseño del software de un sistema.
    • System Generator: basado en Simulink, se emplea para diseñar sistemas desde un nivel de abstracción superior al de las herramientas anteriores.
    • ISim: es el simulador para la depuración del sistema diseñado.
    • ChipScope: sirve para la monitorización de las señales internas de una FPGA a través del cable JTAG sin necesidad de emplear un osciloscopio.

Por su parte, el principal software de Altera (Intel-FPGA) para el diseño de FPGAs es Quartus, una macroherramienta de la que se pueden destacar las siguientes herramientas:
    • Quartus: para realizar sistemas en HDL.
    • SOPC Builder: empleado para diseñar sistemas con microprocesador SoC.
    • Qsys: empleado para conectar a un nivel alto bloques, sistemas, IPs, etc.
    • DSP Builder: herramienta basada en Simulink para facilitar el diseño de sistemas.

Y con respecto a Actel (Microsemi), tenemos el conjunto de herramientas Libero:

    • Entrada de diseño: múltiples enfoques utilizando SmartDesign, System Builder, HDL o flujos de diseño integrados.
    • Simulación: verificación funcional, level-gate, verificación de timing con Mentor Graphics ModelSim ME.
    • Síntesis: Optimización del diseño respecto a potencia y rendimiento utilizando Synopsys Synplify Pro ME y Synphony Model Compiler ME.
    • Place and route: Opciones de diseño avanzadas, incrementales, motorizadas.
    • Análisis de energía: visualización en profundidad del consumo de energía para cada elemento de diseño individual utilizando SmartPower.
    • Análisis de tiempo: soporte para múltiples escenarios de restricciones para optimizar el tiempo usando SmartTime.
    • Programación: solución completa de programación de producción segura (SPPS).
    • Debug: depuración con SmartDebug y Synopsys Identify ME.

La elección del lenguaje de diseño de hardware a emplear, así como de las herramientas a emplear, debe realizarla el diseñador en cada momento en función de los requisitos que tenga el sistema a implementar.


Sin embargo, implementaciones y desarrollos basados en FPGA no son una tarea fácil y es posible que no siempre tenga la experiencia, los recursos o el tiempo para cumplir con su planificación.
Nuestro equipo de ingenieros especializados en FPGAs y SoC / MPSoC te ofrece experiencia y servicios para desarrollar tu producto, con la misión de ayudarte a reducir tus ciclos de desarrollo. En GENERA Tecnologías tenemos una larga trayectoria ayudando a nuestros clientes a convertir la señal adquirida por el sensor en información procesada, confiable, en tiempo-real y en la menor latencia, para una amplia gama de aplicaciones y sectores. Contáctanos.
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