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\chapter{Antecedentes}

\label{chap:antecedentes}

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\fi

Una de las principales actividades de los centros y grupos de investigación es la generación de recursos y contenidos académicos. Si bien las líneas de trabajo son definidas por una secretaría a nivel regional, en muchos casos la transferencia de investigación y desarrollo (I+D) beneficia a las mismas instituciones académicas permitiendo la actualización tecnológica con los resultados arribados por dichos centros.

El \emph{Centro Universitario de Desarrollo en Automoción y Robótica} (CUDAR) desarrolla sus actividades en la Universidad Tecnológica Nacional -- Facultad Regional Córdoba. Las principales actividades y áreas del Centro se puede clasificar como,

\begin{multicols}{2}

\begin{itemize}

\item Investigación y Desarrollo

  \begin{itemize}

  \item Área Electrónica

  \item Área Mecánica

  \item Área Informática

  \end{itemize}

\item Extensión y Tecnología

  \begin{itemize}

  \item Convenios y transferencias

  \item Cursos de capacitación

  \item Consultoría y servicios

  \end{itemize}

\end{itemize}

\end{multicols}

En la búsqueda de nuevas tecnologías es que miembros del CUDAR comienzan el estudio de la tecnología PLD en la década del 2000. La principal actividad se centra en la participación de congreso y seminarios relacionados con la lógica programable.

Con el proyecto \emph{Robot Industrial de Arquitectura Reconfigurable Implementado con FPGA} desarrollado en el CUDAR se institucionalizó la investigación y se comenzó a realizar desarrollos relacionados con dispositivos reconfigurables como CPLD y FPGA. Estos esfuerzos en la formación y adquisición de nuevas tecnologías llevó a la actualización de la cátedra \emph{Técnicas Digitales I}, obviamente que fue necesaria la introducción de estos nuevos conceptos debido a la posibilidades que se tenían para adquirir estos dispositivos que anteriormente no se encontraban comercializados en forma tan masiva en nuestra región. Hace menos de cinco años el CUDAR impulsó la creación de la cátedra electiva \emph{Técnicas Digitales IV} con el objeto de dar continuidad a los estudiantes de ingeniería electrónica interesados en especializarse sobre la implementación de sistemas complejos basados en sistemas digitales reconfigurables.

Para acompañar el proceso de formación tanto en el CUDAR como en las cátedras de grado se requirió contar con recursos de \textsl{hardware} donde implementar los sistemas digitales diseñados. Si bien se logró adquirir plataformas educativas, estratégicamente el CUDAR, desde el comienzo, dispuso el desarrollo de plataformas propias que lograran cubrir las necesidades del momento en materia de periféricos y otras cuestiones.

\section{Placa MiniLab}

\label{sec:minilab}

En la cátedra de Técnicas Digitales I, la primera aproximación con los sistemas digitales físicos es el armado del denominado \emph{Proyecto MiniLab}. El circuito del MiniLab es una herramienta para los trabajos prácticos de diferentes cátedras de electrónica que cursan los alumnos del tercer nivel de la carrera ingeniería electrónica. Y es que esta plataforma permite  montar y testear circuitos con relativa facilidad. Dispone recursos digitales básicos con el fin de realizar prueba, tiene señales lógicas de entrada ('0' y '1') y también cuenta con indicadores LED que puede ser utilizados como salidas digitales. Además de entrada/salidas se dispone de un generadores de pulsos de reloj. En la Figura \ref{fig:minilab} se puede ver una fotografía del proyecto MiniLab.

\begin{figure}

  \centering

  \includegraphics[width=0.5\textwidth]{minilab}

  \caption{Implementación de un circuito electrónico montado sobre le \emph{MiniLab}.}

  \label{fig:minilab}

\end{figure}

Sobre esta plataforma multi-propósito se montan diferentes circuitos integrados (ICs) con compuertas (NOT, OR, AND, XOR, etc.) que permiten al estudiante implementar las diferentes funciones digitales a medida que avanza el contenido de la materia. Es aquí el primer antecedente sobre la disposición de recursos físicos vinculados con el contenido académico. Al transcurrir los años consecuentemente los avances tecnológicos demandaron, por parte de plataformas como el MiniLab, ofrecer nuevos recursos. Ya el MiniLab resultaba limitado para los estudiantes iniciales. Un factor clave resulta ser la decisión de introducir en la cátedra de Técnicas Digitales I los conceptos de lógica programable y acercar a los estudiantes a esta nueva tecnología, complementando así los recursos que dispone el MiniLab.

\section{Kit CPLD}

\label{sec:kit-cpld}

El \emph{Kit CPLD} desarrollado por el CUDAR en el año 2005, publicado posteriormente en el año 2006, se presenta como un \emph{Equipo de Laboratorio basado en CPLD}. Esta plataforma permite simular y desarrollar circuitos digitales basados en lógica programable. Optimizado para reducir el costo de su fabricación, el Kit CPLD permitía introducir a los estudiantes en la tecnología PLDs a través de  los lenguajes de descripción de hardware (principalmente VHDL).

El diseño consta de dos bloques funcionales perfectamente acotados y cada uno de ellos está implementado sobre una placa independiente una de la otra. En la Figura \ref{fig:kitcpld-bloque} se representa en un diagrama los dos bloque que forman el Kit CPLD. Estos bloques se denominarán de aquí en adelante como \emph{bloque programador} (Fig. \ref{fig:kitcpld-bloque-principal}) y \emph{bloque expansión  I/O} (Fig. \ref{fig:kitcpld-bloque-expansion}). El primer bloque resulta indispensable en este Equipo y tiene las siguientes particularidades. Alojar un CPLD con la electrónica necesaria para poder ser programarlo (JTAG), comunicación en forma serial para usos diversos y conectores que interconectan los pines físicos de entrada y salida del chip CPLD con el exterior. El otro bloque se puede considerar de uso  opcional debido a que es una extensión del primer bloque y es utilizado principalmente como interfase entre el usuario y la lógica con la cual será programado el CPLD.

\begin{figure}

  \centering

  \subfloat[\footnotesize{Placa principal con el CPLD}]{\label{fig:kitcpld-bloque-principal}\includegraphics[width=0.45\textwidth]{kitcpld-bloque-cpld}}

  \qquad

  \subfloat[\footnotesize{Placa expansión, conector DB-37}]{\label{fig:kitcpld-bloque-expansion}\includegraphics[width=0.45\textwidth]{kitcpld-bloque-expansion}}

  \caption{Diagrama en bloque de la primera versión del \emph{Kit CPLD}.}

  \label{fig:kitcpld-bloque}

\end{figure}

Las principales aplicaciones que se planteaba con este desarrollo fueron:

\begin{description}

\item[Aprendizaje] Es su misión fundamental. Que los alumnos o gente que esta aprendiendo pueda disponer de una plataforma sencilla, y fácil de usar. Se puede disponer de todos los esquemas, los estudiantes pueden comprender todos los detalles y construirse sus propias entrenadoras o reproducir esta misma, bien en modo prototipo o bien mandando fabricar el mismo PCB.

\item[Conexión con microcontroladores] Por tratarse de un sistema autónomo es muy útil para desarrollar periféricos para diferentes microcontroladores: 6811, 6808, PIC, etc.

\item[Robótica] Muy útil en la construcción de robots autónomos o periféricos para ellos

\item[Investigación] Posibilidad de implementar distintos tipos de lógica , que luego funcionaran de manera autónoma y no se borra la programación cuando se le retira la alimentación.

\item[\textsl{Hardware} abierto] La posibilidad de que esta placa se convierta en un sistema de desarrollo libre empleado por desarrolladores de hardware libre, que diseñen cores o hardware para estos CPLD con una licencia libre. Esto hará, al igual que en el case del software libre, que todos nos beneficiemos de las aportaciones que otras personas hacen a la comunidad.

\end{description}

Para poder cumplir con el objetivo de pensar en un prototipo para docencia enfatizando en lo económico, se realizó el diseño del circuito en PCB en simple faz. Esto hace que el circuito pueda ser construido por un alumno utilizando procesos hogareños para la fabricación de placas electrónicas. Los componentes utilizados se pueden conseguir fácilmente en los comercios locales. Los circuitos esquemáticos como también el PCB son de libre difusión. En la Figura \ref{fig:kitcpld} se presenta una fotografía de las dos placas que componen esta primera versión del Kit CPLD.

\begin{figure}

  \centering

  \includegraphics[width=0.8\textwidth]{kitcpld}

  \caption{Fotografía de la plataforma \emph{Kit CPLD} desarrollada en el CUDAR.}

  \label{fig:kitcpld}

\end{figure}

% \section{Actualización de los recursos físicos}

% \label{sec:actualizacion-hw}

% \texttt{Se debe plantear porque es necesario actualizar estas versiones y dar pie a la fundamentación de la PHR...}