Diseño y elaboración de una texto para la programación en hardware basada en la plataforma de desarrollo Spartan3A

Abstract

La creación del presente trabajo se debió a la falta de un texto que integrara en una misma fuente los conocimientos básicos sobre las Field Programmable Gate Array y sobre el lenguaje de programación en hardware Verilog. El texto presenta una explicación sobre los conceptos y la historia de las Field Programmable Gate Arrays, así como de los dos lenguajes más populares de descripción en hardware, profundizando en el Verilog. Además cuenta con un tema extra como el Picoblaze, todo enfocado al propósito de generar conocimientos sobre esta área que va en ascenso y para servir de incentivo al uso de las tarjetas Spartan3A que posee la Universidad Pontificia Bolivariana para este fin. El texto está enfocado a convertirse en el libro guía para un curso de Diseño en hardware implementando la programación de la tarjeta Spartan3A, el cual estaría dividido en dos secciones, una teórica y una práctica. La sección teórica tendrá una duración total de 10 horas y cubrirá ocho grandes temas que van desde la historia y creación de las Field Programmable Gate Array hasta el Verilog, centrándose en temas específicos y necesarios para dar inicio a la programación con dicho lenguaje La sección práctica tendrá una duración total de 22 horas y constara de cinco grandes prácticas que contienen cada una un conjunto de ejercicios propuestos para generar confianza en el programador y alentarlo a continuar con el desarrollo de diseños en hardware. En conclusión el texto ofrece una fuente de todos los conocimientos básicos para iniciar la programación en hardware, además al cubrir el uso del Picoblaze se provee de una gran alternativa para realizar diseños flexibles y sencillos. Como última idea, la realización de las prácticas y la explicación de las mismas buscan convertirse en un método autodidáctico para quienes así lo deseen o lo requieran.

The primary motivation for the present work is the lack of a unified source of information regarding basic knowledge of Field Programmable Gate Arrays and corresponding hardware description languages, and more specifically, in Verilog. This work describes the concepts and history of Field Programmable Gate Arrays, and two of the most popular Hardware Description Languages, Very High Speed Integrated Circuit, and Verilog. In addition, to these topics, this work also provides details regarding topics such as Picoblaze, which may be of practical use to students, by helping them become more knowledgeable in these fields. This work awill serve as the basis to a guide-book for a course in hardware design where programming is emphasized on the Spartan3A board; this course will consist of two sections: i) a theoretical section, and ii) a practical section. The theoretical section will have a total duration of 10 hours and will cover eight major topics from the history and creation of Field Programmable Gates Array to Verilog, focusing on specific subjects required for the beginning of programming on the corresponding Language. The practical section will have a total duration of 22 hours and will consist of five major practices, each of them with a set of exercises that aim to build student programmer confidence and encourage them to continue with hardware design. In conclusión, this work provides a basic knowledge source to those interetsed in beginning hardware programming. In addition, it provides an overview of the use of Picoblaze as a mean of obtaining more flexibility in resulting designs. Finally, for the interested reader, the presented practices and its explanations can serve as an autodidactic method of learning hardware programming.