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Line No. Rev Author Line
1 105 guanucolui
\documentclass[a4paper]{article}
2 99 guanucolui
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3
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4
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5
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6
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7
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8
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9
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10
 
11
\title{Plataforma de hardware reconfigurable en diseño de sistemas electrónicos\\[1cm]\textsc{\LARGE Informe Final}}
12
\author{Luis A. Guanuco}
13
\date{Octubre 2013}
14
 
15
\addtolength{\textheight}{3cm}
16
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17
\addtolength{\textwidth}{1cm}
18
 
19
\begin{document}
20 103 guanucolui
 
21 99 guanucolui
\maketitle{}
22 105 guanucolui
%\tableofcontents{}
23 103 guanucolui
 
24 105 guanucolui
% \begin{figure}[h]
25
%   \centering
26
%   \includegraphics[width=0.3\textwidth]{images/logov2_ES}
27
%\end{figure}
28
 
29 103 guanucolui
\thispagestyle{empty}
30 99 guanucolui
 
31 103 guanucolui
 
32 99 guanucolui
\begin{abstract}
33 103 guanucolui
  En el presente informe se presentará como se finalizó el proyecto \textbf{\emph{Plataforma de hardware reconfigurable en diseño de sistemas electrónicos}}, se describirán los aciertos como los inconvenientes que se presentaron en el desarrollo. En primer lugar se describirán las versiones finales del \textsl{hardware}. Luego se detalla las herramientas y desarrollos de \textsl{software} que complementa el proyecto. Debido a la decisión de utilizar \textbf{\textsl{Software} Libre}, no se ha tenido gastos en licencias. La totalidad de los recursos económicos se han invertido en materiales físicos (\textsl{hardware}). Por último se realizarán las conclusiones, además se adjuntará documentación complementaria a fines de cumplir con los requerimientos en el proceso de evaluación.
34 99 guanucolui
\end{abstract}
35
 
36 181 guanucolui
\tableofcontents{}
37
 
38 105 guanucolui
\section{Hardware}
39 99 guanucolui
\label{chap:hw}
40
 
41
El \textsl{hardware} hace referencia a los recursos físicos (tangibles) de un sistema determinado. En nuestro caso, el \textsl{hardware} se representa en las \emph{placas electrónicas}, que a su vez están formadas por varios componentes electrónicos. Se podría nombrar las placas electrónicas desarrolladas como:
42
 
43
\begin{itemize}
44
\item Placa principal, \emph{PHR (Plataforma de Hardware Reconfigurable)}.
45
\item Placa de potencia, \emph{S3Power}.
46
\item Placa programadora, \emph{OOCDLink}.
47
\end{itemize}
48
 
49
El desarrollo de una placa sigue un proceso que se podría describir como la Figura \ref{fig:hw-ciclo}. Cada una de estas etapas se encuentra documentada y ha sido utilizada para el presente informe. La interacción entre las diferentes etapas se representa por flechas. De aquí se puede obtener otra información sobre la metodología de trabajo, que es el sentido en que se comparte información. Por ejemplo, la etapa denominada \emph{Especificaciones generales} proporciona información a las etapas de \emph{Diseño del esquemático} y la etapa \emph{Diseño de la placa electrónica}, y a su vez estas últimas ofrecen información a la primera para asegurar que determinados aspectos definidos inicialmente se estén cumpliendo. Se hace una breve descripción de las etapas.
50
 
51
\begin{figure}[h]
52
  \centering
53
  \includegraphics[width=1\textwidth]{images/hardware_ciclo_diseno}
54
  \caption{Proceso de diseño de las placas}
55
  \label{fig:hw-ciclo}
56
\end{figure}
57
 
58
\begin{description}
59
\item[Especificaciones generales] En el diseño de un circuito electrónico se deben determinar las pautas y características que éste debe cumplir. Por ejemplo, tecnología a utilizar, dimensiones, costo, etc..
60
\item[Diseño del esquemático] Con la utilización de herramientas de \textsl{software}, en este caso kiCAD\footnote{kiCAD es un entorno de \textsl{software} usado para el diseño de circuitos electrónicos. El paquete kiCAD posee licencia GNU GPL (licencia libre).}, se realiza el diseño del esquema de conexiones del circuito eléctrico. Aquí se representan los componentes electrónicos con símbolos y bloques en vez de sus verdaderas formas físicas, lo que facilita su interpretación.
61
\item[Diseño de la placa electrónica] Luego de obtener el circuito esquemático, se debe convertir dicho esquema en su equivalente real. Aquí sí se tiene un modelo de los dispositivos electrónicos reales (dimensiones y formas), con la ventaja que las conexiones eléctricas se encuentran ya definidas. Lo importante de esta etapa es definir la dimensión de la placa, como así también la disposición de cada componente electrónico.
62
\item[Selección de componentes electrónicos] En esta etapa se lleva un registro de los dispositivos electrónicos a utilizar. Para el caso de la generación del circuito esquemático, se determina que simbología utilizar en la representación de los componentes. Y en el caso de la generación de la placa, cada símbolo debe tener su representación física real. Gran parte de esta etapa se basa en documentación para generar la compra de los materiales necesarios.
63
\item[Armado y pruebas funcionales] El montaje de los componentes electrónicos sobre las placas requieren toda la documentación previa generadas en las etapas anteriores. Una vez que se logran ensamblar todos los dispositivos, se realizan pruebas sobre éstas, donde se registran e intentan resolver los inconvenientes que se presenten. Es esta etapa clave donde se define si el desarrollo ha sido exitoso o deben realizarse modificaciones, lo que implica volver al comienzo, desde la etapa \emph{Especificaciones generales}.
64
\item[Modificaciones] El desarrollador evalúa la ``gravedad'' de los inconvenientes presentados en la etapa de \emph{Armado y pruebas funcionales}. También se aclara que resulta fundamental la documentación en esta etapa ya que servirá para describir como se ha llegado a una versión funcional.
65
\item[Versión Final] En el caso ideal, luego de que se hayan realizado las pruebas correspondientes sobre la placa, y todas éstas hayan sido exitosas, la documentación final se referencia a dicha versión.
66
\end{description}
67
 
68
A continuación se realiza breve descripción de las diferentes placas que conforman el proyecto \emph{Plataforma de hardware reconfigurable en diseño de sistemas electrónicos}. Para los detalles técnicos de cada uno de estos desarrollos, se debe leer el \emph{Manual de Usuario}. Esta documentación, conjuntamente con las placas, son los materiales que se entregan al \emph{Laboratorio de Técnicas Digitales e Informáticas}\footnote{El Laboratorio de Técnicas Digitales e Informática (LTDI), es la institución beneficiaria del desarrollo. Este Laboratorio se encuentra en la Facultad Regional Córdoba -- Universidad Tecnológica Nacional}.
69
 
70 105 guanucolui
\subsection{Plataforma de Hardware Reconfigurable (PHR)}
71 99 guanucolui
\label{sec:phr}
72
 
73
La placa \emph{PHR (Plataforma de Hardware Reconfigurable)} es el desarrollo central del proyecto. Si bien, el uso de la \emph{PHR} necesita tanto la placa \emph{S3Power} como también la \emph{OOCDLink}, en la placa \emph{PHR} se dispone de todos los recursos de \textsl{hardware} (también denominados ``periféricos'') que serán utilizados por los estudiantes en el diseño de sistemas digitales.
74
 
75 105 guanucolui
\subsubsection{Recursos de \textsl{hardware}}
76 99 guanucolui
\label{sec:phr-recursos-hw}
77
 
78
Cuando se hace referencia a los \textbf{recursos de \textsl{hardware}}, en éstos tipos de sistemas electrónicos, se refiere a los dispositivos que pueden ser utilizados para su manipulación (tanto actuadores como transductores). En el caso de los actuadores, dispositivos de salida, permite visualizar u ofrecer información al exterior de la placa (por ejemplo: los diodos LED, Display, etc.). Los transductores, dispositivos de entrada, adquieren información para ser procesada o manipulada por la placa (por ejemplo: Llaves, pulsadores, etc.). A continuación se describe los periféricos con los que cuenta la \emph{Plataforma de Hardware Reconfigurable}.
79
 
80
\begin{itemize}
81
\item 8 indicadores LED (\textsl{Light-Emitting Diode}).
82
\item Display de 4 dígitos (cada dígito con 7 segmentos y 4 transistores que controla cada dígito).
83
\item 8 llaves de conmutación.
84
\item 4 pulsadores.
85
\item 3 diferentes entradas de reloj (utilizando un divisor de frecuencia).
86
\item 1 Oscilador de 50Mhz.
87
\item 1 conector con señales de entradas y salidas para usos generales.
88
\item 1 conector con señales de entradas y salidas para usos especiales.
89
\item Puerto de comunicación RS-232.
90
\end{itemize}
91
 
92 105 guanucolui
\subsubsection{Esquemático}
93 99 guanucolui
\label{sec:phr-dia-electrico}
94
Debido a la cantidad de dispositivos electrónicos que integran la \emph{PHR}, se jerarquiza el diagrama para su mejor comprensión. La Figura \ref{fig:phr-sch-top} representa el esquemático a un nivel general. Además se distinguen dos bloques denominados \textbf{Power} y \textbf{IOports}, ambos agrupan varios dispositivos que forman parte del proyecto en general. En la Figura \ref{fig:phr-sch-power} se encuentran los componentes de la etapa de potencia y en la Figura \ref{fig:phr-sch-ioports} se puede apreciar las conexiones eléctricas de gran parte de los periféricos con los que cuenta la \emph{PHR}.
95
 
96
\begin{figure}[h]
97
  \centering
98
  \includegraphics[width=0.95\textheight,angle=90]{images/PHRboard}
99
  \caption{Esquemático TOP de la placa \emph{PHR}.}
100
  \label{fig:phr-sch-top}
101
\end{figure}
102
 
103
\begin{figure}[h]
104
  \centering
105
  \includegraphics[width=0.95\textheight,angle=90]{images/PHRboard-Power}
106
  \caption{Bloque interno al diagrama TOP, denominado ``power'' debido a que contiene la conexión con la placa \emph{S3power} y capacitores que evitan interferencias eléctricas.}
107
  \label{fig:phr-sch-power}
108
\end{figure}
109
 
110
\begin{figure}[h]
111
  \centering
112
  \includegraphics[width=0.95\textheight,angle=90]{images/PHRboard-IOports}
113
  \caption{Bloque con todos los periféricos. Aquí se observa la ventaja del diseño jerarquizado, pues si se tendrían todos estos componentes junto a los de la Figura \ref{fig:phr-sch-top} y \ref{fig:phr-sch-power}, presentaría inconvenientes para su entendimiento.}
114
  \label{fig:phr-sch-ioports}
115
\end{figure}
116
 
117 105 guanucolui
\subsubsection{\textsl{Printed Circuit Board} (PCB)}
118 99 guanucolui
\label{sec:phr-pcb}
119
 
120 105 guanucolui
La denominación \textbf{PCB}, de sus siglas en inglés (\textsl{Printed Circuit Board}), hace referencia a la placa donde serán montados los componentes electrónicos. En base a la Figura \ref{fig:hw-ciclo}, la obtención del \emph{PCB} es una consecuencia de seguir una metodología de trabajo donde previamente se ha verificado la funcionalidad del esquema electrónico. Cada placa tiene diferentes dimensiones, características tecnológicas y de fabricación.\\
121 99 guanucolui
En la Figura \ref{fig:phr-pcb-pcbnew-top} se puede ver la distribución de los componentes. Quizá las Figuras \ref{fig:phr-pcb-3d-1} y \ref{fig:phr-pcb-3d-2} resulten más relevante pues es una representación en 3D de la placa. En las Figuras \ref{fig:phr-pcb-foto-1} a la \ref{fig:phr-pcb-foto-2} se muestra fotografías de la placa \emph{PHR} final. Una mayor descripción del proceso de obtención de estas placas se puede obtener del \emph{Manual de Usuario}, documento adjunto a este informe.
122
 
123
\begin{figure}[h]
124
  \centering
125
  \includegraphics{images/PHRboard_layers}
126
  \caption{Distribución de los componentes en la placa.}
127
  \label{fig:phr-pcb-pcbnew-top}
128
\end{figure}
129
 
130
\begin{figure}[h]
131
  \centering
132
  \includegraphics[width=12cm]{images/PHRboard_3d_1}
133
  \caption{Modelo en 3D de la placa \emph{PHR} (Perspectiva 1).}
134
  \label{fig:phr-pcb-3d-1}
135
\end{figure}
136
 
137
\begin{figure}[h]
138
  \centering
139
  \includegraphics[width=12cm]{images/PHRboard_3d_2}
140
  \caption{Modelo en 3D de la placa \emph{PHR} (Perspectiva 2).}
141
  \label{fig:phr-pcb-3d-2}
142
\end{figure}
143
 
144
\begin{figure}[h]
145
  \centering
146
  \includegraphics[width=12cm]{images/DSCN4528}
147
  \caption{Fotografía de la placa \emph{PHR} (Perspectiva 1).}
148
  \label{fig:phr-pcb-foto-1}
149
\end{figure}
150
 
151
\begin{figure}[h]
152
  \centering
153
  \includegraphics[width=12cm]{images/DSCN4529}
154
  \caption{Fotografía de la placa \emph{PHR} (Perspectiva 2).}
155
  \label{fig:phr-pcb-foto-2}
156
\end{figure}
157
 
158
\clearpage{}
159 105 guanucolui
\subsection{S3Power}
160 99 guanucolui
\label{sec:s3power}
161
 
162
La placa \emph{PHR} no tiene un circuito de alimentación, debido al elevado consumo de energía en su funcionamiento pleno, se utiliza otra placa que sea capaz de ofrecer potencia a todos los dispositivos electrónicos. La placa \emph{S3Power} fue diseñada por el grupo UTIC (INTI)\footnote{La Unidad Técnica de Instrumentación y control (UTIC) es uno de los sectores del Centro de Electrónica e Informática del INTI - Instituto Nacional de Tecnología Industrial}. Esta placa está basada en un circuito integrado (chip) capaz de abastecer los máximos niveles de consumo de energía al dispositivo central de la placa \emph{PHR}. Como un ejemplo de las ventajas de la utilización de \textbf{\textsl{hardware} y \textsl{software} libre}, el desarrollo realizado por el UTIC fue liberado a la comunidad con una licencia libre, lo que implica la posibilidad de que cualquier pueda hacer uso de este desarrollo como realizarle modificaciones personalizadas, etc..
163
 
164 105 guanucolui
\subsubsection{Esquemático y PCB}
165 99 guanucolui
\label{sec:s3power-sch-pcb}
166
 
167
El esquema de conexiones de la placa se puede ver en la Figura \ref{fig:s3power-sch}. En la Figura \ref{fig:s3power-pcb-layers} se observa la placa y la disposición de los componentes. En las Figuras \ref{fig:s3power-pcb-3d-1} y \ref{fig:s3power-pcb-3d-2} se tiene los modelo en 3D y por último tenemos las fotografías de las placas terminadas en las Figuras \ref{fig:s3power-foto-1} y \ref{fig:s3power-foto-2}.
168
 
169
\begin{figure}[ht]
170
  \centering
171
  \includegraphics[width=0.6\textheight,angle=90]{images/S3Proto_Power}
172
  \caption{Esquemático de la placa \emph{S3Power}.}
173
  \label{fig:s3power-sch}
174
\end{figure}
175
 
176
\begin{figure}[ht]
177
  \centering
178
  \includegraphics[width=10cm]{images/S3Power_layers}
179
  \caption{Distribución de los componentes en la placa.}
180
  \label{fig:s3power-pcb-layers}
181
\end{figure}
182
 
183
\begin{figure}[h]
184
  \begin{subfigure}{0.5\textwidth}
185
    \centering
186
    \includegraphics[width=\textwidth]{images/s3power_pcb_3d_1}
187
    \caption{Perspectiva 1.}
188
    \label{fig:s3power-pcb-3d-1}
189
  \end{subfigure}
190
  % ---
191
  \begin{subfigure}{0.5\textwidth}
192
    \centering
193
    \includegraphics[width=\textwidth]{images/s3power_pcb_3d_2}
194
    \caption{Perspectiva 2.}
195
    \label{fig:s3power-pcb-3d-2}
196
  \end{subfigure}
197
  \caption{Modelo en 3D de la placa \emph{S3Power}.}
198
  \label{fig:s3power-pcb-3d}
199
\end{figure}
200
 
201
\begin{figure}[h]
202
  \begin{subfigure}{0.5\textwidth}
203
    \centering
204
    \includegraphics[width=\textwidth]{images/s3power_foto_1}
205
    \caption{Perspectiva 1.}
206
    \label{fig:s3power-foto-1}
207
  \end{subfigure}
208
  % --
209
  \begin{subfigure}{0.5\textwidth}
210
    \centering
211
    \includegraphics[width=\textwidth]{images/s3power_foto_2}
212
    \caption{Perspectiva 2.}
213
    \label{fig:s3power-foto-2}
214
  \end{subfigure}
215
  \caption{Fotografías de la placa \emph{S3Power}.}
216
  \label{fig:s3power-foto}
217
\end{figure}
218
 
219
\clearpage{}
220 105 guanucolui
\subsection{OOCDLink}
221 99 guanucolui
\label{sec:oocdlink}
222
 
223
Gran parte del desarrollo del proyecto se basa en el diseño y armado de placas electrónicas (\textsl{hardware}) en donde los estudiantes puedan embeber los diseños digitales que realicen mediante la utilización de una herramienta de \textsl{software}. Para lograr esto se necesita un interfaz que interaccione entre el \textsl{hardware} y el \textsl{software}, la placa \emph{OOCDLink} cumple esta función. La placa \emph{OOCDLink} establece una conexión entre la PC (mediante el puerto USB) y el puerto de programación de la placa \emph{PHR}, a través del protocolo JTAG\footnote{JTAG, un acrónimo para \textsl{Joint Test Action Group}, es el nombre común utilizado para la norma IEEE 1149.1 titulada \textsl{Standard Test Access Port and Boundary-Scan Architecture} para \textsl{test access ports} utilizada para testear PCBs utilizando escaneo de límites.}.
224
 
225 105 guanucolui
\subsubsection{Esquemático y PCB}
226 99 guanucolui
\label{sec:oocdlink-sch-pcb}
227
 
228 214 guanucolui
En la Figura \ref{fig:oocdlink-sch} se puede ver el circuito esquemático de la placa \emph{OOCDLink}. En la Figura \ref{fig:oocdlik-pcb-layers} se muestra el PCB con la distribución de los componentes. En las Figuras \ref{fig:oocdlink-pcb-3d-1} y \ref{fig:oocdlink-pcb-3d-2} se tienen los modelos en 3D de la placa. La versión final de la placa, con los componentes montados, se puede ver en las Figuras \ref{fig:oocdlink-foto-1} y \ref{fig:oocdlink-foto-2}.
229 99 guanucolui
 
230
\begin{figure}[h]
231
  \centering
232
  \includegraphics[width=0.6\textheight,angle=90]{images/OOCD_placa}
233
  \caption{Esquemático de la placa \emph{OOCDLink}.}
234
  \label{fig:oocdlink-sch}
235
\end{figure}
236
 
237
\begin{figure}[ht]
238
  \centering
239
  \includegraphics[width=8cm]{images/OOCDLink-pcb-layers}
240
  \caption{Distribución de los componentes en la placa \emph{OOCDLink}.}
241
  \label{fig:oocdlik-pcb-layers}
242
\end{figure}
243
 
244
\begin{figure}[hb]
245
  \begin{subfigure}{0.5\textwidth}
246
    \centering
247
    \includegraphics[width=\textwidth]{images/OOCDLinks-pcb-3d-1}
248
    \caption{Perspectiva 1.}
249
    \label{fig:oocdlink-pcb-3d-1}
250
  \end{subfigure}
251
  % --
252
  \begin{subfigure}{0.5\textwidth}
253
    \centering
254
    \includegraphics[width=\textwidth]{images/OOCDLinks-pcb-3d-2}
255
    \caption{Perspectiva 2.}
256
    \label{fig:oocdlink-pcb-3d-2}
257
  \end{subfigure}
258
  \caption{Modelo en 3D de la placa \emph{OOCDLink}.}
259
  \label{fig:oocdlink-pcb-3d}
260
\end{figure}
261
 
262
\begin{figure}[h]
263
  \begin{subfigure}{0.5\textwidth}
264
    \centering
265
    \includegraphics[width=\textwidth]{images/OOCD_placa-foto-1}
266
    \caption{Perspectiva 1.}
267
    \label{fig:oocdlink-foto-1}
268
  \end{subfigure}
269
  % --
270
  \begin{subfigure}{0.5\textwidth}
271
    \centering
272
    \includegraphics[width=\textwidth]{images/OOCD_placa-foto-2}
273
    \caption{Perspectiva 2.}
274
    \label{fig:oocdlink-foto-2}
275
  \end{subfigure}
276
  \caption{Fotografías de la placa \emph{OOCDLink}.}
277
  \label{fig:oocdlink-foto}
278
\end{figure}
279
 
280 104 guanucolui
\clearpage{}
281 105 guanucolui
\subsection{Gastos en recursos de \textsl{hardware}}
282 103 guanucolui
\label{sec:hw-gastos}
283
 
284 105 guanucolui
Con el avance en la industria de la manufacturación de dispositivos electrónicos, hoy en día es posible adquirir tecnología que hace unos 10 años atrás resultaba difícil poseer. Otro factor importante fue el avance en el desarrollo de \textsl{software} para el diseño de sistemas electrónicos, estos programas se denominan EDA (\textsl{Electronic Design Automation}).\\
285
Actualmente en Argentina no hay industria que fabrique componentes electrónicos con las especificaciones requeridas para el proyecto. Existen empresas proveedoras de dispositivos electrónicos pero el costo para el pedido de componentes específico es muy alto. \\
286 104 guanucolui
En la evaluación del pre-proyecto, por parte de los desarrolladores, se consideraron la factibilidad en la adquisición de los materiales necesarios para llevar adelante el proyecto. Se pidió presupuesto de los principales componentes electrónicos, en los proveedores locales, y se realizó un estimativo del costo total si se adquiría todos los materiales necesarios por estas empresas. Lo que llevó a considerar la importación de los componentes por cuenta propia. A continuación se describen los procesos y etapas que atravesó el proyecto en lo que hace a la adquisición de insumo.
287
 
288 105 guanucolui
\subsubsection{Distribuidor de componentes electrónicos}
289 104 guanucolui
\label{sec:hw-distribuidor}
290
 
291
Existen muchas empresas internacionales que realizan la distribución de componentes electrónicos. Particularmente se optó por aquellas que son proveedoras de las empresas locales que son,
292
 
293
\begin{itemize}
294
\item Digi-Key (http://www.digikey.com.ar/)
295
\item Farnell (http://www.farnell.com/)
296
\end{itemize}
297
 
298
Debido a la experiencia y facilidades en el soporte comercial, se elige adquirir los componentes a través de \emph{Digi-Key}. Además cuenta con un sistema informático que permite realizar las cotizaciones en linea, lo que resultó importante para la estimación de los gastos en el comienzo del proyecto.
299
 
300
 
301 105 guanucolui
\subsubsection{Empresas de trasporte}
302 104 guanucolui
\label{sec:hw-transporte}
303
 
304
Al igual que el proceso de compra de los componentes electrónicos, la contratación de una empresa de transporte fue determinada por referencias tanto de miembros del grupo de investigación y desarrollo donde se lleva adelante el proyecto (CUDAR), como también empresas locales que adquieren componentes en el extranjero. Las principales empresas de transporte son,
305
 
306
\begin{itemize}
307
\item FedEx (http://www.fedex.com/ar/)
308
\item UPS (http://www.ups.com/content/ar/es/index.jsx)
309
\end{itemize}
310
 
311
Para cualquier de las empresas mencionadas se necesita tener una cuenta de usuario registrado lo que, en principio, parecía ser un inconveniente puedo ser solucionado con la colaboración de un tercero, miembro del CUDAR, que ofreció su cuenta en FedEx para registrar el envío desde la empresa distribuidora de componentes electrónicos (Digi-Key) hasta Córdoba. El costo del envío depende del peso del paquete como así también de sus dimensiones. Además uno puede seleccionar el tiempo que tardará la entrega, obviamente que mientras menos tiempo tarda el envío es más costoso. El tiempo de entrega ha sido importante en el diagrama temporal de actividades, pues hasta que no se tuvo los componentes, se paralizó los trabajos relacionados con el \textsl{hardware}.
312
 
313 105 guanucolui
\subsubsection{Fabricante de PCB}
314 104 guanucolui
\label{sec:hw-fabricacion-pcb}
315
 
316
Los diseños de \textsl{hardware} fueron fabricados en el exterior de país, los factores por influyeron fueron el \textbf{costo} de las placas y el \textbf{tiempo} que le tomaba a las empresas locales en obtener el producto final. Seguramente si los diseños fueran un poco más sencillos se podría realizar en el país, pero debido a las especificaciones tecnológicas de los dispositivos semiconductores utilizados no fue posible, por lo menos con el presupuesto asignado. Hay una gran oferta en la fabricación de \emph{PCB} pero se contaba con una buena experiencia comercial con \emph{PCBWING}\footnote{http://www.pcbwing.com/}, pues ya se habían pedido la fabricación de placas en otros proyectos. Al igual que la empresa distribuidora de componentes electrónicos (\emph{Digi-Key}), \emph{PCBWING} dispone de un sistema informático que presupuesta las posibles órdenes que quiera uno fabricar y se puede realizar el envío por \emph{FedEx}.
317
 
318
 
319 105 guanucolui
\subsection{Observaciones}
320 103 guanucolui
\label{sec:hw-obs}
321 105 guanucolui
No todo los recursos de \textsl{hardware} fueron adquiridos en el extranjero en forma directa. Los dispositivos comunes se compraron en el país (directamente en Córdoba Capital). Esto permitió que se pudiera agilizar el trámite de facturación,  y dicho costos fueron adjudicados a la contra-parte del proyecto (Departamento de Ingeniería Electrónica) \footnote{Universidad Tecnológica Nacional -- Facultad Regional Córdoba}.\\
322
Al adquirir componentes del extranjero, se tuvo que designar tiempos de ``espera'' hasta la llegada tanto de los componentes electrónicos como las placas (PCB). Es aquí donde resultó de suma utilidad el uso de \textbf{\emph{Diagramas de Gantt}}. El \emph{diagrama de Gantt} es una popular herramienta gráfica cuyo objetivo es mostrar el tiempo de dedicación previsto para diferentes tareas o actividades a lo largo de un tiempo total determinado. A pesar de esto, el diagrama de Gantt no indica las relaciones existentes entre actividades.\\
323 104 guanucolui
Los tiempos que requerían los envíos debían ser asignados de forma tal que se pudiera seguir trabajando en el desarrollo del proyectos sin necesitar ninguno de los paquetes pedidos. Un ejemplo de esto se puede ver en la Figura \ref{fig:hw-envio-gantt}, donde se puede ver como se ubicaron las tareas de envíos.
324 103 guanucolui
 
325 105 guanucolui
\subsubsection{Inconvenientes}
326 104 guanucolui
\label{sec:hw-obs-problem}
327 103 guanucolui
 
328 105 guanucolui
Los principales problemas que se presentaron en el proyecto, ajenos a lo meramente técnico, fueron de índole comerciales. Al realizar compra en el exterior se tuvo que contar con cuenta corriente o tarjetas de créditos internacionales. Además de los impuesto de importación, se tuvo que pagar intereses que graban al uso de divisa extranjera. Todos estos costos agregados no fueron considerados a la hora de estimar el gasto total del proyecto.\\
329 104 guanucolui
En base a la documentación que ofrece el fabricante de los dispositivos electrónicos principales, se debía cumplir con determinadas especificaciones en el diseño de las placas. Lo que llevó al estudio de nuevas tecnologías, que demandó horas en la búsqueda de complementos de \textsl{software} (por ej.:librerías para KiCAD) como así también recopilación de información por parte de los proveedores de los componentes electrónicos y el fabricante de PCB.
330
 
331
\begin{figure}[ht]
332
  \centering
333
   \includegraphics[width=\textheight,angle=90]{images/PHRboard-gantt}
334
  \caption{Diagrama de Gantt para el desarrollo de la placa \emph{PHR}.}
335
  \label{fig:hw-envio-gantt}
336
\end{figure}
337
 
338
\clearpage{}
339 105 guanucolui
\section{Software}
340 103 guanucolui
\label{chap:sw}
341 99 guanucolui
 
342 105 guanucolui
Los desarrollos y herramientas de \textsl{software} que se integran en el proyecto son complementarios a los recursos de \textsl{hardware}. Se han requerido varios programas informáticos en todo el proceso. Si bien no es el objetivo del presente informe realizar una descripción de cada uno de los \textsl{software} utilizados, resulta necesario hacer una breve descripción de los mismos.\\
343 103 guanucolui
\emph{Todas los \textsl{software} utilizados son programas con \textbf{Licencias Libres}. Las motivaciones de esta elección son varias, la más importante es que el proyecto será transferido a una institución académica, por lo que es imprescindible la libertad en el acceso de estas herramientas. El \textbf{Software Libre} le otorga libertades al usuario del programa y no plantea ninguna restricción en el aprendizaje como sí lo hacen los \textsl{software} con licencias privativas.}
344
 
345 105 guanucolui
\subsection{Herramientas utilizadas}
346 103 guanucolui
\label{sec:herramientas-sw}
347
 
348
Las herramientas de \textsl{software} utilizadas para el desarrollo son,
349
 
350
\begin{description}
351
\item[Debian] Debian o Proyecto Debian (en inglés \textsl{Debian Project}) es una comunidad conformada por desarrolladores y usuarios, que mantiene un sistema operativo GNU basado en \textsl{software} libre. El sistema se encuentra precompilado, empaquetado y en un formato deb para múltiples arquitecturas de computador y para varios núcleos.
352
\item[KiCAD] KiCad es un entorno de \textsl{software} usado para el diseño de circuitos eléctricos, muy flexible y adaptable, en el que se pueden crear y editar un gran número de componentes y usarlos en Eeschema. KiCad permite el diseño de circuitos impresos modernos de forma sencilla e intuitiva. Además, en Pcbnew, los circuitos se pueden diseñar con múltiples capas y ser visualizados en 3D.
353
\item[Emacs] Emacs es un editor de texto con una gran cantidad de funciones, muy popular entre programadores y usuarios técnicos. Gnu Emacs es obviamente parte del proyecto GNU y la versión más popular de Emacs con una gran actividad en su desarrollo. El manual de GNU Emacs lo describe como "un editor extensible, personalizable, auto-documentado y de tiempo real."
354
\item[subversion] Subversion (SVN) es un sistema de control de versiones diseñado específicamente para reemplazar al popular CVS. Es \textsl{software} libre bajo una licencia de tipo Apache/BSD y se le conoce también como svn por ser el nombre de la herramienta utilizada en la línea de comando.
355
\item[OpenCores] OpenCores es la comunidad más  grande del mundo de \textsl{hardware open source} de desarrollo digital a través de herramientas EDA (\textsl{Electronic Design Automation}).
356
\item[\LaTeX] \LaTeX es un sistema de composición de textos, orientado especialmente a la creación de libros, documentos científicos y técnicos que contengan fórmulas matemáticas.
357
\item[Inkscape] Inkscape es un editor de gráficos en formato vectoriales SVG, gratuito, libre y multiplataforma. Las características de SVG soportadas incluyen formas básicas, trayectorias, texto, canal alfa, transformaciones, gradientes, edición de nodos, exportación de SVG a PNG, agrupación de elementos, etc.
358
\item[LibreOffice] LibreOffice es una suite ofimática libre y de código abierto desarrollada por \textsl{The Document Foundation}. Se creó como bifurcación de OpenOffice.org en 2010.
359
\item[Bash] Bash (\textsl{Bourne again shell}) es un programa informático cuya función consiste en interpretar órdenes.
360
\end{description}
361
 
362
Los \textsl{software} anteriormente enunciados representan la mayoría de los utilizados en el proyecto. Existen otros \textsl{software} específicos, con diferentes lenguajes, que no se describen.
363
 
364 105 guanucolui
\subsection{Desarrollo de \textsl{Scripts}}
365 103 guanucolui
\label{sec:scripts-sw}
366
 
367
La sección \ref{sec:herramientas-sw} hace referencia a las herramientas utilizadas. En la presente sección se describe la función que cumple la generación de código de programa necesarios para acceder al \textsl{hardware}. Estos código  de programa, también se los llama  \textsl{scripts}. Los \textsl{scripts} se refieren a un grupo de texto en un determinado orden que son interpretados por un programa para ser procesados. En nuestro caso, los programas que se utilizan son \textbf{\emph{OpenOCD} y \emph{xc3sprog}}. La Figura \ref{fig:scripts-diagrama} representa la vinculación entre los recursos de \textsl{Software} y \textsl{Hardware}.
368
 
369
\begin{figure}[h]
370
  \centering
371
  \includegraphics[width=0.7\textwidth]{images/software_ciclo}
372
  \caption{Diagrama en bloque de la conexión entre el \textsl{Software} y el \textsl{Hardware}.}
373
  \label{fig:scripts-diagrama}
374
\end{figure}
375
 
376 113 guanucolui
 
377
 
378 103 guanucolui
La estructura de los \textsl{scripts} son definidos por el \textsl{software} con el cual procesar (\emph{OpenOCD} o \emph{xc3sprog}). Se dispone de gran información sobre estos programas en los sitios web oficiales como así también en listas de correos que se conforma por usuarios y desarrolladores de los \textsl{software}. En el \emph{Manual de Usuario} se describen la forma en que se utilizan los programas.
379
 
380
 
381 105 guanucolui
\subsection{Repositorio del proyecto}
382 106 guanucolui
\label{sec:sw-repo}
383 103 guanucolui
 
384 105 guanucolui
Para llevar adelante un proyecto de desarrollo de \emph{hardware/software} (HW/SW), es sumamente importante disponer de un repositorio donde alojar toda la información. De forma que uno pueda acceder a ellos en forma segura y sin pérdidas de información. Además contar con la posibilidad de que se lleve un registro de los cambios que se vayan realizando sobre cada archivo. En nuestro caso se utiliza un repositorio \emph{SVN} que se encuentra alojado en los servidores de \emph{OpenCores}\footnote{http://opencores.org/project,phr}.\\
385 103 guanucolui
Existen muchos sitios en la red que ofrecen este tipo de servicios informáticos, tanto gratis como pagos. Una gran parte de los sitios que dan alojamiento a proyectos en forma gratuita son sustentados por empresas tecnológicas y aportes voluntarios de la comunidad. Además cada sitio tiene diferentes requerimientos para dar alojamiento a un nuevo proyecto (por ejemplo: tipo de licencia, tamaño de archivos, etc.).
386
Como se ha dicho antes en la Sección \ref{sec:herramientas-sw}, OpenCores es uno de los sitios web que hospeda a una gran cantidad de proyectos de HW/SW abiertos de todo el mundo. Otros sitios interesantes donde disponen de infraestructura para alojar proyectos abiertos son,
387
 
388
\begin{itemize}
389
\item SourceForge (https://sourceforge.net/)
390
\item GitHub (https://github.com/)
391
\item CodeGoogle (http://code.google.com/)
392
\end{itemize}
393
 
394 105 guanucolui
\subsection{Observaciones}
395 103 guanucolui
\label{sec:sw-obs}
396
 
397 105 guanucolui
Los programas que se utilizan para interactuar con el \textsl{hardware}, \emph{OpenOCD} y \emph{xc3sprog}, no disponen de un entorno gráfico. La forma en que se manipulan es mediante lineas de comando \emph{Bash}. Esto no genera imposibilidades alguna al usuario, pero sí la implementación de un entorno gráfico podría ayudar o facilitar su uso (por ejemplo: con el empleo de botones, visualización del estado del \textsl{hardware}, etc.).\\
398 103 guanucolui
Otra observación que se documenta es la posibilidad de integrar las herramientas del fabricante del dispositivo a programar, en nuestro caso Xilinx Inc., con las herramientas que disponemos (\emph{OpenOCD} y \emph{xc3sprog}). El ciclo completo por parte de los usuarios del proyecto arranca con el diseño de un circuito con un lenguaje de programación descriptivo (VHDL o Verilog), luego se sintetiza con una herramienta del fabricante del dispositivo y luego con el archivo que genera se lo debe cargar al \textsl{hardware}. Estos últimos pasos podrían realizarse con nuevos \textsl{scripts} que se agregan a los ya utilizados.
399
 
400 105 guanucolui
\section{Transferencia}
401
\label{sec:transferencia}
402
 
403
Todo el desarrollo se transfiere al \emph{Laboratorio de Técnicas Digitales e Informática} (LTDI). El LTDI es un organismo que responde al Departamento de Ingeniería Electrónica, el cual ofrecer recursos físicos en la realización de prácticos que se desarrollan a lo largo de la carrera de Ingeniería Electrónica. Además cuenta con personal calificado en el área de la informática que ofrece el asesoramiento a los estudiantes como también realiza mantenimiento de dicho laboratorio. Sus principales recursos físicos son computadoras, instrumentos electrónicos y plataformas de desarrollo para sistemas digitales. La mayoría de estas plataformas fueron adquiridas en el extranjero con un alto costo de importación y debido a los precios que los mismos tienen, se cuentan con un número reducido.\\
404 106 guanucolui
En la sección \ref{sec:sw-repo} se comento que el proyecto se encuentra alojado en \emph{OpenCores}, donde cualquiera puede acceder al desarrollo. Lo que asegura el acceso y la transfernecia de toda la documentación. Los recursos físicos que serán transferido al Laboratorio serán,
405
\begin{itemize}
406
\item Placa PHR
407
\item Placa S3Power
408
\item Placa OOCDLink
409
\item Conectores JTAG y Alimentación
410
\item Manual de Usuario
411
\end{itemize}
412 112 guanucolui
Como documentación válida para la evaluación final por parte de ADEC, el LTDI y el Departamento de Ingeniería Electrónica expiden un documento donde describen la recepción del proyecto como así también las condiciones en las que se transfieren sus partes. Además de una nota con sus respectivas observaciones sobre este tipo de convenios entre el área de la industria y las instituciones académicas.
413 105 guanucolui
 
414
\section{Conclusiones}
415 103 guanucolui
\label{chap:conclusiones}
416
 
417 105 guanucolui
La tecnología de los sistemas electrónicos dan pasos agigantados, por lo que las Instituciones Académicas deben constantemente ir en búsqueda de nuevas técnicas y herramientas que permitan a los Estudiantes no sufrir la falta de capacidades a la hora de insertarse en el ámbito laboral.\\
418
Si bien el proceso de actualización en los contenidos en los programas universitarios no se corresponden con la avance tecnológico, es responsabilidad tanto de los Docentes como los Estudiantes no limitarse y salir en búsqueda de conocimientos.\\
419 104 guanucolui
El proyecto \textbf{\emph{Plataforma de hardware reconfigurable en diseño de sistemas electrónicos}} ha sido motivado por la demanda de una actualización en los recursos tecnológicos que son utilizados para el dictado de las clases de los últimos niveles de las Cátedras de la Carrera Ingeniería Electrónica. Se logró cumplir con los objetivos propuestos en un principio. Actualmente no se encuentra limitaciones en la posibilidad de acceder a las nuevas tecnologías, quizá los limites son económicos pero no más que eso. Con iniciativas propias (por parte de alumnos y docentes), y la  búsqueda de  organismos impulsores de proyectos nuevos, es posible lograr desarrollos de gran aporte territorial tanto regional como internacional.\\
420
\emph{Por último se agradece a la \textbf{Agencia para el Desarrollo Económico de la ciudad de Córdoba} (ADEC)\footnote{http://www.adec.org.ar/} por su apoyo tanto económico como el asesoramiento en proceso de desarrollo del proyecto. El programa articulado por ADEC, ``Córdoba Innovadora  -- Programa de Desarrollo Territorial del Área Metropolitana de Córdoba'' permite la vinculación entre sectores estratégicos (Universidad -- Industria), y es quizá la motivación más grande que se tuvo a la hora de la postulación del proyecto}.
421
 
422
 
423 106 guanucolui
\clearpage{}
424 104 guanucolui
\appendix{}
425
 
426 106 guanucolui
\section{Colaboración}
427 105 guanucolui
\label{sec:app-participacion}
428
 
429 106 guanucolui
En la Sección \ref{sec:hw-obs-problem} se comentó sobre los problemas que se presentaron en la disponibilidad de medios de pago para la compra en el extranjero. Aquí se detalla quienes colaboraron en la transacciones financieras. Algunas de las facturas se encuentran al nombre de \emph{Sergio Daniel OLMEDO} y \emph{Federico Nicolas PAREDES}, quienes son docentes investigadores del centro  (CUDAR). Por cualquier información requerida por los evaluadores, los anteriormente nombrados están a disposición en el caso de requerir alguna documentación anexa.
430 105 guanucolui
 
431 106 guanucolui
\section{Agradecimiento}
432
\label{sec:app-agradecimiento}
433 105 guanucolui
 
434 106 guanucolui
Son varias las personas que colaboraron con el proyecto en las diferentes fases. Además de las comunidades del \textsl{software} que dieron soporte en el proyecto en forma indirecta.
435 105 guanucolui
 
436 106 guanucolui
\begin{itemize}
437
\item Universidad Tecnológica Nacional -- Facultad Regional Córdoba
438
  \begin{itemize}
439
  \item Candiani Carlos
440
  \item Cavallero Rodolfo
441
  \item Cayuela Pablo
442
  \item Gonzalez Eduardo
443
  \item Olmedo Sergio
444
  \item Paredes Federico
445
  \end{itemize}
446
\item Agencia para el Desarrollo Económico de la ciudad de Córdoba
447
  \begin{itemize}
448
  \item Gallo Humberto
449
  \item Pellicci Jorge
450
  \end{itemize}
451
\item Comunidades de \textsl{hardware} y \textsl{software} Libres
452
  \begin{itemize}
453
  \item OpenOCD
454
  \item xc3sprog
455
  \item FpgaLibre
456
  \item KiCAD
457
  \end{itemize}
458
\end{itemize}
459 99 guanucolui
\end{document}

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