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En la actualidad todos los desarrollos en recursos físicos basados en dispositivos lógicos programables son de origen extranjero. Se puede encontrar desarrollos nacionales pero estos no son comercializados por ningún emprendimiento local. Esta situación no es necesariamente por falta de recursos humanos calificados, sino por la demanda de la industria nacional. De todas formas el proyecto \emph{Plataforma de Hardware Reconfigurable} pretende abrir camino hacia el desarrollo de plataformas educativas que permitan la difusión del diseño digital utilizando estos dispositivos PLDs.
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En la actualidad todos los desarrollos en recursos físicos basados en dispositivos lógicos programables son de origen extranjero. Se puede encontrar desarrollos nacionales pero estos no son comercializados por ningún emprendimiento local. Esta situación no es necesariamente por falta de recursos humanos calificados, sino por la demanda de la industria nacional. De todas formas el proyecto \emph{Plataforma de Hardware Reconfigurable} pretende abrir camino hacia el desarrollo de plataformas educativas que permitan la difusión del diseño digital utilizando estos dispositivos PLDs.
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Los desarrolladores de este proyecto, la mayoría de ellos miembros investigadores del CUDAR\footnote{Centro Universitario de Desarrollo en Automoción y Robótica -- Universidad Tecnológica Nacional - Facultad Regional Córdoba.}, cuentan con experiencia en el manejo de plataformas evaluadoras basadas en CPLDs/FPGAs. Además, como se describió en el Capítulo \ref{chap:antecedentes}, el Centro tiene antecedentes en el desarrollo de plataformas educativas y la transferencia de recursos físicos a Laboratorios e Instituciones Académicas.
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Los desarrolladores de este proyecto, la mayoría de ellos miembros investigadores del CUDAR\footnote{Centro Universitario de Desarrollo en Automoción y Robótica -- Universidad Tecnológica Nacional - Facultad Regional Córdoba.}, cuentan con experiencia en el manejo de plataformas evaluadoras basadas en CPLDs/FPGAs. Además, como se describió en el Capítulo \ref{chap:antecedentes}, el Centro tiene antecedentes en el desarrollo de plataformas educativas y la transferencia de recursos físicos a Laboratorios e Instituciones Académicas.
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\section{Desarrollos de referencias}
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\section{Desarrollos comerciales}
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\label{sec:desa-referencia}
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\label{sec:desa-referencia}
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En el mercado internacional existen varias empresas desarrolladoras de plataformas evaluadoras con dispositivos PLDs. Las principales empresas fabricantes de sistemas embebidos basados en dispositivos PLDs son Xilinx, Altera y Digilent. Estos fabricantes desarrollan plataformas para determinados perfiles de usuarios. En la Sección \ref{sec:infl-program} se realiza un análisis sobre la importancia de la flexibilidad que presentan los dispositivos programables como las FPGAs, y esta posibilidad de reconfigurar su arquitectura permite implementar esta tecnología en diferentes aplicaciones. Las líneas de desarrollo más destacadas son,
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En el mercado internacional existen varias empresas desarrolladoras de plataformas evaluadoras con dispositivos PLDs. Las principales empresas fabricantes de sistemas embebidos basados en dispositivos PLDs son Xilinx, Altera y Digilent. Estos fabricantes desarrollan plataformas para determinados perfiles de usuarios. En la Sección \ref{sec:infl-program} se realiza un análisis sobre la importancia de la flexibilidad que presentan los dispositivos programables como las FPGAs, y esta posibilidad de reconfigurar su arquitectura permite implementar esta tecnología en diferentes aplicaciones. Las líneas de desarrollo más destacadas son,
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\begin{itemize}
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\subsection{Digilent Spartan-3 Board}
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\subsection{Digilent Spartan-3 Board}
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\label{sec:digilent-spartan3-board}
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\label{sec:digilent-spartan3-board}
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La placa \emph{Spartan-3 Starter Board} proporciona...
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La placa \emph{Spartan-3 Starter Board} proporciona una potente y autónoma plataforma de desarrollo para diseños basados en la FPGA Spartan-3 de Xilinx. Ésta cuenta con 200K compuertas, dispositivos de entrada y salidas, y una memoria SRAM rápida de 1MB; haciendo esta una perfecta plataforma para experimentar con diferentes diseños desde simples circuitos lógicos a implementación de procesadores embebidos. La placa también contiene un dispositivo PROM programable por JTAG, por lo que los diseños puede fácilmente ser no volátiles. Las características de esta plataforma se describen a continuación.
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Spartan-3 Starter Board provides a powerful, self-contained development platform for designs targeting the new Spartan-3 FPGA from Xilinx. It features a 200K or 1000K gate Spartan-3, on-board I/O devices, and 1MB fast asyncronous SRAM, making it the perfect platform to experiment with any new design, from a simple logic circuit to an embedded processor core.
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\begin{itemize}
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\item 200,000-gate Xilinx Spartan-3 XC3S200 FPGA in a 256-ball thin Ball Grid Array package (XC3S200FT256)
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\begin{itemize}
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\item 4,320 logic cell equivalents
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\item Twelve 18K-bit block RAMs (216K bits)
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\item Twelve 18x18 hardware multipliers
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\item Four Digital Clock Managers (DCMs)
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\item Up to 173 user-defined I/O signals
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\end{itemize}
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\item 2Mbit Xilinx XCF02S Platform Flash, in-system programmable configuration PROM
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\item 1Mbit non-volatile data or application code storage available after FPGA configuration
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\item 1M-byte of Fast Asynchronous SRAM
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\begin{itemize}
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\item Two 256Kx16 ISSI IS61LV25616AL-10T 10 ns SRAMs
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\item Configurable memory architecture
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\begin{itemize}
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\item Single 256Kx32 SRAM array, ideal for MicroBlaze code images
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\item Two independent 256Kx16 SRAM arrays
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\end{itemize}
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\item Individual chip select per device
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\item Individual byte enables
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\end{itemize}
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The board also contains a Platform Flash JTAG-programmable ROM, so designs can easily be made non-volatile. The Spartan-3 Starter Board is fully compatible with all versions of the Xilinx ISE tools, including the free WebPack. The board ships with a power supply, and you can add a programming cable at checkout.
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\item 3-bit, 8-color VGA display port
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\item 9-pin RS-232 Serial Port
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\begin{itemize}
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\item DB9 9-pin female connector (DCE connector)
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\item RS-232 transceiver/level translator
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\item Uses straight-through serial cable to connect to computer or workstation serial port
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\item Second RS-232 transmit and receive channel available on board test points
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\end{itemize}
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\item PS/2-style mouse/keyboard port
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\item Four-character, seven-segment LED display
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\item Eight slide switches
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\item Eight individual LED outputs
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\item Four momentary-contact push button switches
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\item 50 MHz crystal oscillator clock source
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\item Socket for an auxiliary crystal oscillator clock source
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\item FPGA configuration mode selected via jumper settings
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\item Push button switch to force FPGA reconfiguration (FPGA configuration happens automatically at power-on)
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\item LED indicates when FPGA is successfully configured
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\item Three 40-pin expansion connection ports to extend and enhance the Spartan-3 Starter Kit Board
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\begin{itemize}
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\item See www.xilinx.com/s3boards for compatible expansion cards
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\item Compatible with Digilent, Inc. peripheral boards
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\item FPGA serial configuration interface signals available on the A2 and B1 connectors
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\begin{itemize}
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\item PROG\_B, DONE, INIT\_B, CCLK, DONE
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\end{itemize}
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\end{itemize}
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\item JTAG port for low-cost download cable
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\item Digilent JTAG download/debugging cable connects to PC parallel port
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\item JTAG download/debug port compatible with the Xilinx Parallel Cable IV and MultiPRO Desktop Tool
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\item AC power adapter input for included international unregulated +5V power supply
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\item Power-on indicator LED
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\item On-board 3.3V, 2.5V, and 1.2V regulators
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\end{itemize}
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\begin{figure}
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\centering
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\includegraphics[width=0.5\textwidth]{S3BOARD-top}
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\caption{Placa S3BOARD.}
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\label{fig:digilent-s3board}
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\end{figure}
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Todos los desarrollos anteriormente vistos, como se mencionó al comienzo de este Capítulo, son manufacturados en el exterior del país. Los requerimientos tecnológicos para poder lograr estos productos son complejos pero no necesariamente alejado a la realidad de nuestra región. En el país se tiene algunas experiencias de plataformas basadas en FPGA.
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\section{Desarrollos nacionales}
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\label{sec:desarrollos-nacionales}
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En nuestra región las tecnologías PLD se encuentran integradas en varias líneas de investigación y desarrollos hace algunos años. Instituciones gubernamentales de defensa como es el \emph{Instituto de Investigación Científica y Técnicas para la Defensa} que en una de sus líneas de desarrollo implementa algunos sistemas electrónicos de adquisición de datos controlados con FPGA. Así también otros organismos vinculados al área aeroespaciales y comunicaciones como la \emph{Comisión Nacional de Actividades Espaciales} están implementando dispositivos como FPGAs y CPLDs en sus sistemas electrónicos. Además existe una constante actualización por parte de las instituciones académicas en los programas analíticos de las carreras relacionadas a los sistemas embebidos. El Instituto Nacional de Tecnología Industrial impulsa un proyecto denominado \emph{FPGALibre}. Este proyecto busca desarrollar y brindar herramientas de \textsl{software} libre y diseños de \textsl{hardware} abiertos para trabajar con tecnologías FPGA.
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\subsection{S2PROTO}
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\label{sec:s2proto}
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Desarrollado por el \emph{Instituto Nacional de Tecnología Industrial} (INTI), el S2PROTO es el resultado de un laboratorio de \emph{Software Libre} de dicha organización estatal. La \emph{Unidad Técnica en Informática y Control} (UTIC) sostiene un proyecto libre llamado FPGALibre que alberga a desarrolladores que tengan intensiones de compartir sus proyectos basados en PLDs.
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\begin{figure}
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\centering
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\includegraphics[width=0.5\textwidth]{S2PROTO}
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\caption{Placa S2PROTO.}
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\label{fig:inti-s2proto}
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\end{figure}
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Algunas de las principales características del circuito son,
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\begin{itemize}
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\item Diseño brindado bajo licencia GPL para permitir su libre utilización, implementación, modificación y comercialización.
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\item Diseño ensamblado y probado.
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\item Desarrollado y probado con herramientas de software libre: Kicad y GNU jtag.
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\item Impreso doble faz de 12x10 cm de fácil fabricación en el país y posibilidad de montaje manual de los componentes.
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\item Soporte para dispositivos Xilinx Spartan II PQ208 (hasta XC2S150 equivalente a 150.000 compuertas).
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\item Puerto de niveles RS-232 para implementar transmisión y recepción serie.
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\item Puerto JTAG compatible con el cable Parallel III de Xilinx, también conocido como DLC5. Circuito realizado en Kicad, y también disponible en el proyecto FPGA Libre.
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\item 152 pines de I/O disponibles para el usuario, distribuidos en cinco conectores. Estos permiten conectar plaquetas adicionales con pulsadores, leds, displays, etc.
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\item Conector USB tipo B y driver para soportar niveles estándares USB.
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\item Alimentación simple de 5 V CC.
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\end{itemize}
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\subsection{S3PROTO-MINI}
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\label{sec:s3proto-mini}
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Continuando con las ideas abordadas en la S2PROTO se encaró un proyecto con Spartan-3 y encapsulado BGA. El primer resultado es la S3PROTO-MINI.
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La tarjeta S3PROTO-MINI es una plataforma básica y simple de hardware libre para desarrollo con FPGA. Posee un dispositivo Xilinx Spartan 3E (XC3S1600E) con encapsulado BGA de 320 pads. Utiliza el módulo de alimentación triple S3Proto, también disponible como hardware libre.
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\begin{figure}
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\centering
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\includegraphics[width=0.5\textwidth]{S3PROTO-MINI}
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\caption{Placa S3PROTO-MINI.}
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\label{fig:inti-s2proto-mini}
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\end{figure}
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Las principales características de esta plataforma son,
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\begin{itemize}
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\item Dispositivo FPGA Xilinx Spartan 3E (XC3S1600E) de 33.192 celdas lógicas.
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\item 2 Memorias de configuración XCF04S (4+4 Mbit).
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\item USB Transceiver TUSB1106 de 12 Mb/s (Full Speed) con conector tipo B.
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\item 2 Puertos seriales RS232 de hasta 300Kbps (ST3232). Uno con conector DB-9.
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\item 4 Pulsadores.
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\item 5 Dip switch.
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\item 4 LEDs.
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\item 1 Puerto JTAG.
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\item 26 Pines de I/O.
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\item Oscilador con zócalo.
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\item Alimentación simple de 5V.
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\item Dimensiones de 7x7 cm.
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\end{itemize}
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\section{Estructura general del proyecto}
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\section{Estructura general del proyecto}
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\label{sec:estruct-gral}
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\label{sec:estruct-gral}
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