Última actualización: 26/05/2021


Curso Académico: 2022/2023

Diseño de circuitos integrados
(14043)
Titulación: Grado en Ingeniería Electrónica Industrial y Automática (223)


Coordinador/a:

Departamento asignado a la asignatura: Departamento de Tecnología Electrónica

Tipo: Optativa
Créditos: 6.0 ECTS

Curso:
Cuatrimestre:




Requisitos (Asignaturas o materias cuyo conocimiento se presupone)
Electrónica Digital
Objetivos
Al terminar con éxito esta materia, los estudiantes serán capaces de: 1. Tener un conocimiento adecuado del diseño de circuitos integrados que incluya el manejo de herramientas profesionales avanzadas. 2. Aplicar su conocimiento y comprensión para identificar, formular y resolver problemas de diseño utilizando una metodología adecuada basada en el uso de lenguajes de descripción de hardware, simulación y síntesis. 3. La capacidad de aplicar su conocimiento y comprensión al análisis de la ingeniería de productos, evaluando y optimizando el uso de los recursos y las prestaciones de los circuitos integrados. 4. Aplicar sus conocimientos para desarrollar y llevar a cabo diseños que cumplan unos requisitos específicos. 5. Tener comprensión de las diferentes alternativas de diseño (estructural, comportamental, basado en IPs, etc.), y la capacidad para utilizarlos. 6. La capacidad de diseñar y realizar simulaciones y pruebas, interpretar los datos y sacar conclusiones para depurar el diseño. 7. Tener competencias técnicas y de laboratorio. 8. Seleccionar y utilizar equipos, herramientas de diseño y métodos adecuados. 9. Combinar la teoría y la práctica para resolver problemas de diseño de circuitos integrados en el nivel RT. 10. Tener comprensión de los métodos y técnicas aplicables en el diseño de circuitos integrados en el nivel RT y sus limitaciones.
Competencias y resultados del aprendizaje
Descripción de contenidos: Programa
1. Introducción a los circuitos integrados y la microelectrónica. Metodología de diseño. - Implementación de circuitos digitales. Circuitos integrados y FPGAs. Ventajas e inconvenientes. - El proceso de diseño de un circuito integrado. Herramientas de diseño. Flujo de diseño. - Los Lenguajes de Descripción de Hardware (HDLs). Ventajas e inconvenientes de los HDLs. 2. Revisión y ampliación de conceptos de VHDL - Diseño estructural e instanciación de componentes. - Paquetes. - Sentencias concurrentes y secuenciales. Procesos. - Objetos. Consideraciones sobre el uso de variables y señales. - Tipos de datos y operadores. + Tipos escalares + Tipos compuestos: ARRAY y RECORD + Subtipos + Operadores y funciones de conversión + Atributos + Interpretación de los tipos de datos en la síntesis - Diseño de circuitos combinacionales en VHDL + Sentencias condicionales y circuitos combinacionales + Reglas para el diseño de circuitos combinacionales sintetizables - Diseño de circuitos secuenciales en VHDL + Circuitos síncronos y circuitos asíncronos + Reglas para el diseño de circuitos secuenciales síncronos sintetizables + Inferencia de registros y biestables 3. Validación del diseño por simulación - Estructura general de un banco de pruebas - Generación de estímulos + Generación de formas de onda mediante sentencias concurrentes + Generación de formas de onda mediante sentencias secuenciales + Ejemplos de aplicación - Comprobación de resultados. La sentencia ASSERT - Uso de ficheros para entrada y salida de datos 4. Organización del diseño. Diseño genérico - Organización del diseño - Diseño genérico + Parámetros genéricos + Bloques IP + Tipos de bloques IP. Configuración y uso + Ejemplos de aplicación - Sentencias iterativas + Sentencias iterativas secuenciales. Bucles + Sentencias iterativas concurrentes - Subrutinas. Funciones y procedimientos 5. FPGAs - Introducción. Tipos de FPGAs - Estructura interna de una FPGA - Recursos básicos + Celdas lógicas. Modos de funcionamiento + Bloques de Entrada/Salida + Recursos de rutado - Recursos avanzados + Bloques de memoria + Bloques aritméticos (DSPs) + Gestión de reloj y PLLs + Otros recursos - Configuración - Ejemplos de familias y dispositivos - Aplicaciones 6. Síntesis y optimización del diseño - Sistemas digitales y niveles de abstracción - Etapas de la síntesis - Objetivos del diseño. Estimación de área y retardos. - Técnicas de optimización del diseño en distintos niveles de abstracción - Optimización del diseño en el nivel de Transferencia entre Registros. Implementaciones serie, paralelo y segmentada. - Ajuste de la frecuencia de reloj. Generación del reloj. - Estimación del consumo. Diseño para bajo consumo - Ejemplos de utilización de herramientas
Actividades formativas, metodología a utilizar y régimen de tutorías
- Clases Magistrales: 1 sesion/semana (2 horas) - Clases Prácticas: 1 sesion/semana (2 horas). La mayoría de estas clases se realizarán en Aula Informática y estarán dedicadas a desarrollar ejercicios prácticos usando las herramientas de diseño - Prácticas de Laboratorio: 4 sesiones de 3 horas. Dedicadas a implementar un circuito práctico - Tutorías personales en el horario fijado por el profesor
Sistema de evaluación
  • Peso porcentual del Examen Final 35
  • Peso porcentual del resto de la evaluación 65
Calendario de Evaluación Continua
Bibliografía básica
  • B. Mealy, F. Tappero . "Free Range VHDL. The no-frills guide to writing powerful code for your digital implementations". open-source (http://www.freerangefactory.org/.
  • Ott, Douglas E., Wilderotter, Thomas J.. "A designer¿s guide to VHDL synthesis". Kluwer Academic Publishers. 1994
  • Peter J. Ashenden. "The Designer's Guide to VHDL". Morgan Kaufmann. 2008
  • Peter J. Ashenden. "Digital Design (VHDL): An Embedded Systems Approach". Elsevier. 2007
  • SMITH, D.J.. "HDL chip design". Doone. 1997
Recursos electrónicosRecursos Electrónicos *
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El programa de la asignatura podría sufrir alguna variación por causa de fuerza mayor debidamente justificada o por eventos académicos comunicados con antelación.