BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA FACULTAD DE CIENCIAS DE LA ELECTRÓNICA PROGRAMA DE ESTUDIOS DE LA MAESTRÍA EN INGENIERÍA ELECTRÓNICA CON OPCIÓN EN INSTRUMENTACIÓN DIGITAL

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(1)BENEMÉRITA UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE PUEBLA FACULTAD DE CIENCIAS DE LA ELECTRÓNICA PROGRAMA DE ESTUDIOS DE LA MAESTRÍA EN INGENIERÍA ELECTRÓNICA CON OPCIÓN EN INSTRUMENTACIÓN DIGITAL NOMBRE DE LA ASIGNATURA:. CODIGO. Sistemas Digitales. MIE102. CARRERA: Maestría en Ingeniería Electrónica ACADEMIA DE AREA ESPECÍFICA MODALIDAD:. ESCOLARIZADA. HRS. TEÓRICAS/ PERIODO: 40. Opción en Instrumentación Digital TIPO DE ASIGNATURA TEORICAEXPERIMENTAL HRS. PRÁCTICAS/ PERIODO : 40. HRS. TOT/ PERIODO: 80 HRS. TEÓRICAS/ SEMANA: 2.5. NÙMERO DE CREDITOS: 6 HRS. PRÁCTICAS/ SEMANA: 2.5. PERIODO EN QUE SE IMPARTE: PRIMERO. PRE-REQUISITOS: Ninguno FECHA DE ELABORACIÓN DEL PROGRAMA: Agosto 2008. PROGRAMA ACTUALIZADO POR: Comité Académico de la MIE FECHA: AGOSTO DE 2008 PROGRAMA REVISADO POR: Ana María Rodríguez Domínguez FECHA: AGOSTO DE 2008 PROGRAMA APROBADO POR: Comité académico de la MIE FECHA: PROGRAMA AUTORIZADO POR: CONSEJO DE UNIDAD ACADÉMICA FECHA: COORDINACIÓN: Dr. Gerardo Mino Aguilar. FECHA DE APLICACIÓN/ VIGENCIA: OTOÑO 2008 / OTOÑO 2009 /. ACADEMIA DE ÁREA ESPECÍFICA: Maestría en Ingeniería Electrónica.

(2) JUSTIFICACIÓN: En este curso se reafirma el análisis, la síntesis y el diseño de los sistemas digitales, pero ahora se retoman en un enfoque más actual, de acuerdo al estado del arte, utilizando un lenguaje de descripción de hardware y los FPGAs pudiendo crear sistemas con mejores y mayores perspectivas. UBICACIÓN Y RELACIÓN CON OTRAS ASIGNATURAS: NIVEL EN EL QUE SE IMPARTE: Maestría PRERREQUISITO: Ninguno CO-REQUSITO: Ninguno COLATERAL: Electrónica Analógica, Señales y Sistemas, Electrónica de Potencia CONSECUENTE: Diseño Digital 2 OBJETIVO GENERAL: El estudiante diseñará e implementará sistemas digitales utilizando técnicas modernas: un Lenguaje de Descripción de Hardware y Dispositivos Programables RESUMEN O DESCRIPCIÓN: En este curso se aborda uno de los más extendidos lenguajes de descripción de hardware, el VHDL, sus utilidades y aplicaciones y las herramientas y metodologías para sintetizar sistemas digitales en FPGAs, que son los dispositivos programables más ampliamente usados para generar tanto prototipos como sistemas finales de aplicación. El aprendizaje se refuerza con abundantes simulaciones y prácticas.. _____________________________________________________________________________ Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Facultad de Ciencias de la Electrónica. Plan de Estudios 2008 Maestría en Ingeniería Electrónica Pág. 2/11.

(3) CONTENIDO TEMÁTICO UNIDAD TEMATICA: 1. NOMBRE DE LA UNIDAD TEMÁTICA Lenguajes de Descripción de Hardware OBJETIVO ESPECÍFICO: El estudiante reconocerá la importancia de los HDLs, sus características, aplicaciones y sus diferencias con los lenguajes de programación CONTENIDO DE LA UNIDAD:. Carga Horaria. 1.1. T 1. 1.2. 1.3. Antecedentes 1.1.1 Diseño Digital antes de los Lenguajes de Descripción de Hardware (HDLs) 1.1.2 Necesidad de los HDLs Características de los HDLs 1 1.2.1 ¿Qué son los HDLs? 1.2.2 Diferencias con los Lenguajes de Software 1.2.3 Ejemplos de HDLs VHDL 1 1.3.1 Breve Reseña Histórica de VHDL 1.3.2 Diseño Digital con VHDL 1.3.3 Metodologías de Diseño utilizando VHDL 1.3.3.1 Ascendente 1.3.3.2 Descendente 1.3.4 Niveles de Abstracción en el Diseño con VHDL 1.3.4.1 Funcional 1.3.4.2 Arquitectural 1.3.4.3 Físico HORAS TOTALES POR UNIDAD: 3. Nombre de la Estrategias Actividad didácticas Práctica o Extra- sugeridas clase. Clave Bibliográfica Forma de a usar evaluación. L P E. 0. Investigación Mesa redonda. Examen y tarea. Investigación Mesa redonda. Examen y tarea. Lectura. Examen y tarea. 0. _____________________________________________________________________________ Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Facultad de Ciencias de la Electrónica. Plan de Estudios 2008 Maestría en Ingeniería Electrónica Pág. 3/11. Las tres columnas.

(4) UNIDAD TEMATICA: 2. NOMBRE DE LA UNIDAD TEMÁTICA Dispositivos Lógicos Programables OBJETIVO ESPECÍFICO: El estudiante conocerá los diferentes tipos de Dispositivos Lógicos Programables y sus características con el fin de tener las bases para seleccionar el dispositivo adecuado para cada aplicación. CONTENIDO DE LA UNIDAD:. Carga Horaria. 2.1. T 1. 2.2. 2.3. 2.4.  . 2.5. Lógica Programable 2.1.2 Evolución de la Lógica Digital 2.1.3 Clasificación de los Dispositivos Programables SPLDs 2.2.1 Características 2.2.2 Arquitectura 2.2.3 Elementos comerciales Ejemplos de Aplicaciones CPLDs 2.3.1 Características 2.3.2 Arquitectura 2.3.3 Elementos comerciales 2.3.4 Ejemplos de Aplicaciones FPGAs 2.4.1 Características 2.4.2 Aplicaciones y ventajas 2.4.3 Diferentes fabricantes de FPGAs 2.4.4 Arquitectura de los FPGAs de Xilinx 2.4.4.1 Bloque Lógico Configurable (CLB) Bloque de Entrada-Salida (IOB) Matriz de Interconexiones ASICs. Nombre de la Estrategias Actividad didácticas Práctica o Extra- sugeridas clase. Clave Bibliográfica Forma de a usar evaluación. L P E Lectura. Examen y tarea. 1. Investigación Exposición del estudiante. Examen y tarea. 1. Investigación Exposición del estudiante. Examen y tarea. 2.5. Investigación Exposición del estudiante. Examen y tarea. 0.5. Investigación Exposición del estudiante. Examen y tarea. _____________________________________________________________________________ Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Facultad de Ciencias de la Electrónica. Plan de Estudios 2008 Maestría en Ingeniería Electrónica Pág. 4/11.

(5) 2.6. Plataforma de Desarrollo 2.6.1 Computadora 2.6.2 Herramienta CAD (Diseño Asistido por Computadora) 2.6.2.1 Xilinx ISE 2.6.3 Tarjeta de desarrollo 2.6.3.1 Spartan 3 Starter Board (o la que dispongan) HORAS POR UNIDAD. 1. 7. Lectura. 0. 0. _____________________________________________________________________________ Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Facultad de Ciencias de la Electrónica. Plan de Estudios 2008 Maestría en Ingeniería Electrónica Pág. 5/11. Exposición con computado ra y red. Examen.

(6) UNIDAD TEMATICA: 3. NOMBRE DE LA UNIDAD TEMÁTICA Sintaxis del VHDL OBJETIVO ESPECÍFICO: El estudiante reconocerá la importancia de los HDLs en la descripción estandarizada de circuitos y utilizará los recursos de VHDL para describir hardware de diversas maneras. CONTENIDO DE LA UNIDAD:. Carga Horaria. 3.1. T 1. 3.2. 3.3. Estructura de una descripción en VHDL 3.1.1 Entidad 3.1.2 Arquitectura 3.1.2.1 Descripción Comportamental 3.1.2.2 Descripción Flujo de Datos 3.1.2.3 Descripción Estructural Elementos Léxicos 3.2.1 Comentarios 3.2.2 Identificadores 3.2.3 Palabras reservadas 3.2.4 Números 3.2.5 Caracteres 3.2.6 Cadenas de caracteres 3.2.7 Cadenas de bits Constantes y variables. Nombre de la Estrategias Actividad didácticas Práctica o Extra- sugeridas clase. L P E 1 Investigación Exposición y ejercicios y ejercicios. Clave Bibliográfica Forma de a usar evaluación. Examen y tarea. 1. 1. Investigación Exposición y ejercicios y ejemplos. Examen y tarea. 1. 1. Investigación Exposición y ejercicios y ejercicios. Examen y tarea. _____________________________________________________________________________ Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Facultad de Ciencias de la Electrónica. Plan de Estudios 2008 Maestría en Ingeniería Electrónica Pág. 6/11.

(7) 3.4. 3.5. 3.6. 3.7. Tipos de Datos Escalares 3.4.1 Subtipos y rangos 3.4.2 Tipos enteros 3.4.3 Tipos de punto flotante 3.4.4 Tipos físicos 3.4.5 Tipos enumerados 3.4.6 Booleanos 3.4.7 Bits 3.4.8 Lógica estándar 3.4.9 Expresiones y operadores Datos del tipo Arreglo 3.5.1 Los agregados de los arreglos 3.5.2 Atributos de los arreglos 3.5.3 Tipos de arreglos no restringidos 3.5.4 Cadenas de caracteres 3.5.5 Vectores de bits 3.5.6 Arreglos de lógica estándar 3.5.7 Puertos de Arreglos no restringidos 3.5.8 Operaciones con arreglos 3.5.9 Referencia a los elementos de un arreglo 3.5.10 Partes de un arreglo Estructuras de Ejecución Concurrente 3.6.1 When 3.6.2 With 3.6.3 Block Estructuras secuenciales 3.7.1 Instrucción if 3.7.2 Instrucción case 3.7.3 Instrucción loop 3.7.4 Instrucción next 3.7.5 Instrucción exit 3.7.6 Instrucción while 3.7.7 Instrucción for 3.7.8 Instrucción assert. 1. 1. Ejercicios. Ejemplos y prácticas. Examen y prácticas. 2. 3. Ejercicios. Ejemplos y prácticas. Examen y prácticas. 2. 5. Ejercicios. Ejemplos y prácticas. Examen y prácticas. 2. 5. Ejercicios. Ejemplos y prácticas. Examen y prácticas. _____________________________________________________________________________ Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Facultad de Ciencias de la Electrónica. Plan de Estudios 2008 Maestría en Ingeniería Electrónica Pág. 7/11.

(8) 3.8. Descripciones Comportamentales 3.8.1 Asignación de señales 3.8.2 Atributos de las señales 3.8.3 Instrucción wait 3.8.4 Instrucción process 3.8.5 La lista de sensitividad 3.9 Descripciones Estructurales 3.9.1 Instanciación de entidades 3.9.2 Mapeo de puertos 3.10 Bibliotecas. 2. 5. Ejercicios. Ejemplos y prácticas. Examen y prácticas. 2. 5. 2 Ejercicios. Ejemplos y prácticas. Examen y prácticas. 1. 2. Ejercicios. 3.11 Subprogramas 3.11.1 Funciones 3.11.2 Procedimientos 3.12 Paquetes. 2. 6. Ejercicios. Ejemplos y prácticas Ejemplos y prácticas. Examen y prácticas Examen y prácticas. 1. 3. Ejercicios. Ejemplos y prácticas. Examen y prácticas. HORAS POR UNIDAD. 7. 0. 0. _____________________________________________________________________________ Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Facultad de Ciencias de la Electrónica. Plan de Estudios 2008 Maestría en Ingeniería Electrónica Pág. 8/11.

(9) UNIDAD TEMATICA: 4. NOMBRE DE LA UNIDAD TEMÁTICA Implementación de Sistemas Digitales utilizando HDLs y FPGAs OBJETIVO ESPECÍFICO: El estudiante reconocerá la importancia de los HDLs en la síntesis de circuitos, analizará diferentes problemas reales, diseñará la solución, construirá su descripción en un HDL, la sintetizará utilizando herramientas CAD y la probará en un FPGA. Conocerá y aplicará el VHDL y los FPGAs de Xilinx CONTENIDO DE LA UNIDAD:. Carga Horaria. 4.1. T 1. 4.2 4.3 4.4 4.5. Flujo de Diseño 3.1.1 Especificación del Diseño 3.1.1.1 Descripción en VHDL 3.1.1.2 Síntesis 3.1.1.3 Simulación 3.1.2 Implementación 3.1.2.1 Traducción 3.1.2.2 Mapeo 3.1.2.3 Colocación y Ruteo 3.1.3 Programación Circuitos Combinacionales. Nombre de la Estrategias Actividad didácticas Práctica o Extra- sugeridas clase. Clave Bibliográfica Forma de a usar evaluación. L P E Proyecto. Ejemplos y prácticas. Examen y prácticas. 1. Proyecto. Circuitos Secuenciales 1. Máquinas de Estado 2. Contadores Simulación 4.4.1 Bancos de Pruebas Síntesis. 1. Proyecto. Ejemplos y prácticas Ejemplos y prácticas. Examen y prácticas Examen y prácticas. 1. Proyecto. 2. Proyecto. Ejemplos y prácticas Ejemplos y prácticas. Examen y prácticas Examen y prácticas. HORAS POR UNIDAD. 9. 4. _____________________________________________________________________________ Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Facultad de Ciencias de la Electrónica. Plan de Estudios 2008 Maestría en Ingeniería Electrónica Pág. 9/11.

(10) PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN. INSTRUMENTO. %. 1.- 3 EXÁMENES PARCIALES. 60. 2.- SIMULACIONES EN COMPUTADORA Y PRÁCTICAS. UNIDADES TEMÁTICAS. TIPO DE EVALUACIÓN. 20. 1º. 1 y 2 2º. 3 3º. 4 3y4. Diagnóstica, Formativa. 3.- TAREAS. 5. 1, 2 3 y 4. Orientadora, Formativa. 4.- PROYECTO. 15. 4. 100. _____________________________________________________________________________ Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Facultad de Ciencias de la Electrónica. Plan de Estudios 2008 Maestría en Ingeniería Electrónica Pág. 10/11. Diagnóstica, Sumativa. De control y seguimiento del rendimiento, Sumativa.

(11) BIBLIOGRAFÍA: Titulo. The Designer’s Guide to VHDL Digital Design and Modeling with VHDL and Synthesis VHDL. Lenguaje para síntesis y modelado de circuitos VHDL Lenguaje Estándar de Diseño Electrónico. Autores. Año de Edición. EDITORIAL. P.Ashenden. 1996. Morgan Kaufmann. C. Chang. 1997. F. Pardo. 1999. IEEE Computer Society Press Ra-Ma. L. Terés, Y. Torroja, S. Olcoz, E. Villar. 1998. Mc-Graw Hill. _____________________________________________________________________________ Benemérita Universidad Autónoma de Puebla. Facultad de Ciencias de la Electrónica. Plan de Estudios 2008 Maestría en Ingeniería Electrónica Pág. 11/11. Localización.

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