Diseño VHDL 1: Puertas lógicas

Felipe Machado

3 Feb 201910:16

Summary

TLDREste primer vídeo de una serie enseña a diseñar circuitos digitales con VHDL, un lenguaje de descripción de hardware. Cubre conceptos básicos como la diferencia entre el modelado y la síntesis en VHDL, y cómo describir circuitos usando puertas lógicas y niveles de transferencia de registro. El enfoque es en la importancia de entender que se está creando hardware, no software, y se destaca la flexibilidad de VHDL para grandes circuitos y su manejo de versiones. Se ofrecen recursos adicionales para profundizar en el tema.

Takeaways

😀 Este es el primer vídeo de una serie para aprender a diseñar circuitos digitales con VHDL.
🔍 VHDL es un lenguaje de descripción de hardware, y hay otros lenguajes como Verilog.
🛠️ El VHDL incluye un subconjunto para síntesis, utilizado para describir circuitos digitales que se convertirán en circuitos físicos.
📚 Para más información sobre VHDL y diseño de circuitos, se recomienda consultar libros disponibles en el archivo abierto de la Universidad Rey Juan Carlos.
🎯 Los objetivos de los tutoriales son enseñar a diseñar en VHDL con ejemplos, sin cubrir toda la sintaxis y posibilidades.
👨‍💻 Al usar VHDL, es importante recordar que se está escribiendo un hardware y no un software.
🔧 La ventaja de VHDL es su facilidad para hacer cambios y manejar grandes circuitos, pero también requiere aprender una nueva sintaxis.
🔑 La estructura de VHDL se divide en la 'entidad', que declara los puertos de entrada y salida, y la 'arquitectura', que especifica el circuito interno.
📐 Las 'sentencias concurrentes' en VHDL describen el hardware dentro del circuito y su orden es indiferente.
🔄 Se pueden utilizar señales intermedias para describir circuitos de manera más organizada y modular.
🔄🔄 Los ejemplos mostrados en el script ilustran cómo diferentes disposiciones de sentencias concurrentes pueden ser equivalentes en términos de funcionamiento del circuito.

Q & A

¿Qué es el VHDL y cómo se relaciona con el diseño de circuitos digitales?
-El VHDL es un lenguaje de descripción de hardware utilizado para modelar circuitos y tiene un subconjunto de síntesis para describir un circuito digital que se llevará a un circuito físico, ya sea un circuito integrado o una FPGA.
¿Por qué es importante diferenciar el VHDL de un lenguaje de programación de software?
-Es importante porque el VHDL está diseñado para escribir hardware, no software. Esto significa que se debe tener en cuenta que se está describiendo un circuito físico en lugar de un programa que se ejecuta en una computadora.
¿Qué son los puertos y cómo se relacionan con la entidad en VHDL?
-Los puertos son las conexiones de entrada y salida de un circuito en VHDL. La entidad es la parte del diseño que declara estos puertos, proporcionando así la interfaz con el exterior del circuito.
¿Qué es una arquitectura en el contexto de VHDL?
-Una arquitectura en VHDL es la especificación de lo que hay dentro del circuito, es decir, el hardware que se va a implementar, y se describe después de la entidad.
¿Por qué se pueden tener varias arquitecturas para una misma entidad en VHDL?
-Se pueden tener varias arquitecturas para una entidad porque el mismo circuito se puede describir de diferentes maneras, lo que permite diferentes implementaciones o optimizaciones sin cambiar la interfaz exterior del circuito.
¿Qué es una 'sentencia concurrente' en VHDL y cómo se relaciona con el diseño de circuitos?
-Una sentencia concurrente en VHDL describe un elemento del hardware que se ejecuta de manera simultánea, como una puerta lógica. Es la forma en que se especifican las operaciones dentro de una arquitectura.
¿Por qué el orden de las sentencias concurrentes en VHDL no afecta al funcionamiento del circuito?
-El orden de las sentencias concurrentes en VHDL no afecta al funcionamiento del circuito porque cada una describe una operación que se realiza de forma simultánea y no secuencial.
¿Qué son las 'señales intermedias' y cómo se utilizan en el diseño de circuitos con VHDL?
-Las señales intermedias son variables que se crean para almacenar valores temporales en un diseño de circuito. Se declaran antes de las sentencias concurrentes y se utilizan para organizar y clarificar el diseño, aunque el orden de estas sentencias es indiferente.
¿Cómo se relaciona el uso de paréntesis en VHDL con la descripción de circuitos?
-El uso de paréntesis en VHDL no afecta al funcionamiento del circuito, pero puede utilizarse para agrupar partes de la descripción y aumentar la legibilidad del código, aunque no es estrictamente necesario.
¿Qué es un multiplexor y cómo se relaciona con el ejemplo dado en el guion?
-Un multiplexor es un circuito que selecciona uno de varios entradas y lo dirige a una salida común. En el ejemplo del guion, se describe cómo un circuito con varias puertas lógicas y señales intermedias podría implementarse como un multiplexor.
¿Dónde puedo encontrar más información sobre VHDL y el diseño de circuitos digitales?
-Se puede encontrar más información sobre VHDL y el diseño de circuitos digitales en los libros disponibles en el archivo abierto de la Universidad Rey Juan Carlos, que también proporciona detalles adicionales sobre el lenguaje y su aplicación.

Outlines

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😀 Introducción a la Diseño de Circuitos Digitales con VHDL

El primer párrafo presenta la serie de tutoriales sobre el diseño de circuitos digitales utilizando VHDL, un lenguaje de descripción de hardware. Se menciona que VHDL es un modelo de circuitos con un subconjunto para síntesis, que permite describir un circuito digital que se llevará a un circuito físico. Además, se destaca la diferencia entre programar software y escribir hardware, y se enfatiza la importancia de entender que se está describiendo un circuito con un lenguaje específico. Se sugiere que los tutoriales se enfocarán en un subconjunto de VHDL para enseñar el diseño de circuitos digitales de manera práctica, y se invita a los espectadores a buscar más información en los libros disponibles en el repositorio abierto de la Universidad Rey Juan Carlos.

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📚 Estructura y Componentes de un Circuito VHDL

El segundo párrafo se enfoca en la estructura de un circuito VHDL, explicando la diferencia entre la 'entidad' y la 'arquitectura'. La entidad define las conexiones externas, es decir, los puertos de entrada y salida, mientras que la arquitectura especifica el hardware interno del circuito. Se ilustra cómo se describen estos componentes con ejemplos de puertas lógicas y se compara la disposición de las puertas en diferentes arquitecturas, mostrando que el orden de las sentencias concurrentes en VHDL no afecta la funcionalidad del circuito. También se menciona el uso de señales intermedias y cómo se pueden reorganizar las sentencias para lograr la misma funcionalidad, subrayando la flexibilidad del lenguaje para el diseño de circuitos lógicos.

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🔧 Ejemplos de Aplicación y Flexibilidad en el Diseño con VHDL

El tercer párrafo continúa con ejemplos de cómo se pueden describir circuitos más complejos utilizando VHDL, incluyendo múltiples puertas lógicas y señales intermedias. Se presenta un circuito que funciona como un multiplexor y se sugiere que en tutoriales futuros se explorarán diferentes maneras de escribirlo. Se enfatiza la capacidad de VHDL para describir circuitos de manera flexible, permitiendo al diseñador reorganizar componentes y sentencias sin afectar la equivalencia del circuito. Finalmente, el párrafo concluye con una referencia a los recursos disponibles para obtener más información y agradece a los espectadores por ver el video.

Mindmap

Keywords

💡VHDL

VHDL es un acrónimo de 'Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language', es un lenguaje de descripción de hardware utilizado para modelar y diseñar circuitos digitales. En el video, VHDL es el núcleo del tutorial, utilizado para enseñar cómo diseñar circuitos combinacionales con puertas lógicas.

💡Circuitos Combinacionales

Los circuitos combinacionales son aquellos cuyo estado de salida depende únicamente del estado de entrada en un momento dado, sin depender de estados previos. En el script, se menciona que el objetivo es aprender a diseñar estos tipos de circuitos utilizando VHDL.

💡Puertas Lógicas

Las puertas lógicas son componentes básicos en electrónica digital que realizan operaciones booleanas. En el video, se enseña cómo modelar diferentes tipos de puertas lógicas, como la puerta AND, utilizando VHDL.

💡Síntesis

En el contexto de VHDL, la síntesis se refiere al proceso de convertir una descripción de hardware en un circuito físico. El script destaca que VHDL tiene un subconjunto dedicado a la síntesis, que permite describir circuitos que luego se pueden transformar en circuitos integrados o FPGAs.

💡Entidad

En VHDL, la entidad es la parte de un diseño que declara los puertos de entrada y salida. El script describe la entidad como la 'caja negra' que se ve desde fuera del circuito, indicando las conexiones con el exterior.

💡Arquitectura

La arquitectura en VHDL especifica lo que hay dentro de un circuito, es decir, el hardware que se compone. En el video, la arquitectura se usa para describir el interior de la 'caja negra' o entidad, detallando cómo se relacionan las diferentes puertas lógicas.

💡Sentencias Concurrentes

Las sentencias concurrentes en VHDL describen partes del circuito que operan simultáneamente. El script menciona que en VHDL, el orden de estas sentencias no afecta al funcionamiento del circuito, lo cual es diferente a los lenguajes de programación de software.

💡Señal Intermedia

Una señal intermedia es una variable utilizada para almacenar un valor temporal en un circuito. En el script, se da un ejemplo de cómo se puede utilizar una señal intermedia para simplificar la descripción de un circuito, creando una nueva arquitectura.

💡Multiplexor

Un multiplexor es un circuito que selecciona y transmite una de múltiples entradas a una salida única. Aunque no se describe en detalle en el script, se sugiere que en tutoriales futuros se explorarán diferentes maneras de modelar múltiples puertas lógicas, como un multiplexor, en VHDL.

💡Palabras Reservadas

Las palabras reservadas son términos que tienen un significado específico en un lenguaje de programación y no pueden ser utilizados para otros propósitos. En el video, se menciona que 'AND' es una palabra reservada en VHDL, por lo que se debe utilizar un nombre diferente para una entidad que represente una puerta AND.

Highlights

Introducción a la serie de vídeos para aprender a diseñar circuitos digitales con VHDL.

VHDL es un lenguaje de descripción de hardware utilizado para modelar circuitos y tiene un subconjunto para síntesis.

Otros lenguajes de descripción de hardware como Verilog mencionados en el vídeo.

El objetivo de los tutoriales es enseñar a diseñar en HDL con ejemplos sin cubrir toda la sintaxis de VHDL.

Recursos adicionales como libros disponibles en el archivo abierto de la Universidad Rey Juan Carlos.

Diferencia entre el diseño de hardware con VHDL y el software, enfatizando la escritura de circuitos.

Ventajas y desventajas de describir circuitos en VHDL frente a diagramas esquemáticos.

Importancia de entender que se está escribiendo hardware y no software al usar VHDL.

Estructura básica de un diseño en VHDL区分 entre la entidad y la arquitectura.

La entidad como declaración de puertos de entrada y salida en un diseño de circuito.

La arquitectura como la especificación del circuito interno, el hardware real.

Uso de palabras reservadas y el tipo 'std_logic' en las declaraciones de VHDL.

Importancia de la biblioteca IEEE y la distinción entre mayúsculas y minúsculas en VHDL.

Ejemplo de una puerta AND en VHDL, mostrando la entidad y la arquitectura.

Cómo el orden de las sentencias concurrentes en VHDL no afecta al funcionamiento del circuito.

Uso de paréntesis y señales intermedias para organizar y clarificar el diseño de circuitos.

Comparación de diferentes formas de describir un multiplexor en VHDL.

Conclusión del tutorial y referencia a futuros tutoriales sobre múltiplesxor y otros conceptos.