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Prototipação de Sistemas Digitais em FPGA

Prof. Felipe Silveira

Projeto de Sistemas Digitais
• Por que estudar e projetar sistemas digitais?
▫ Diversos dispositivos são desenvolvidos a cada ano! ▫ Os futuros projetistas serão os responsáveis por esses novos desenvolvimentos!

Implementação de Projetos
• Atualmente existem três métodos comuns para a implementação de novos sistemas digitais:
▫ Lógica padrão
▫ Microcontroladores/DSPs
▫ Circuitos integrados (ASICs)

Implementação de Projetos
• Família de Sistemas Digitais

Implementação de Projetos
• Por que motivo se projetar ASICs?
▫ Com os microprocessadores tão disponíveis, por que alguém precisaria projetar novos sistemas digitais?
▫ A principal razão é que a execução de programas pelos microprocessadores pode ser lenta demais para algumas aplicações!
Os microprocessadores podem ainda ser grandes demais!
Ou caros demais!
Ou consumir muita energia elétrica!

Implementação de Projetos
• Ex.: Sistema digital para comando de vôo
▫ Necessidade: Executar 100 cômputos por segundo, afim de se ajustar a posição da asa com base nas velocidades atual e desejada
▫ Suponha os seguintes projetos com custos similares: Microprocessador: Executa uma tarefa a cada 50 ms
Necessita de 5 segundos para realizar 100 cômputos

ASIC: Executa uma tarefa a cada 5 ms
Necessita de 0,5 segundos para realizar 100 cômputos

Implementação de Projetos
• Circuitos totalmente customizados
▫ Vantagens:
Eficiência em velocidade (desempenho)
Eficiência em consumo de energia
Eficiência em espaço físico

▫ Desvantagens:
Tempo de desenvolvimento
Custo
Viável apenas para produção em larga escala

Implementação de Projetos
• ASICs: PLDs (FPGA)
▫ Vantagens
Excelente relação de compromisso entre sistemas programados e totalmente customizados
Rápido desenvolvimento
Alta velocidade de processamento (Hardware)
Baixo consumo de energia

▫ Desvantagens
Custo elevado para produção em larga