Post on 16-Jan-2017
FPGAs libres
Juan Gonzlez Gmez (Obijuan)
El Evento 201624 de Octubre de 2016Universidad Carlos III de Madrid
https://github.com/Obijuan/myslides
https://github.com/Obijuan
Chips digitales
El gran invento del siglo XX
Estn por todos lados
Muy baratos
Los compramos y los usamos
Son cajas negras
No los podemos estudiar
No los podemos modificar
No los podemos compartir
FPGAs
Te imaginas hacer tus propios chips?Quieres aprender cmo son sus tripas?Cmo se disean?
Una primera aproximacin es usar FPGAs
Viaje al interior de los chips digitales
Nivel de electrnica digital
Informacin: Slo 1s y 0s (Bits)
Funcin: Manipular, almacenar y transportar bits
Elementos en circuitos digitales
Cualquier circuito digital, por muy complejo que sea, se descompone en estos 3 tipos de componentes elementales
Tecnologa FPGA
FPGA: Chip en blanco que contiene una matriz con los 3 componentes bsicos: puertas lgicas, biestables y cables
Configuracin
FPGA no configurada
Las uniones entre cables son configurables
Configuracin
Circuito creado configurando las uniones entre los elementos bsicos de la FPGA
FPGA configurada
Re-configuracin
Slo con cambiar las uniones, aparece otro circuito diferente!
Circuito 1
Circuito 2
FPGAs = Impresoras 3D de circuitos digitales!
Bitstream
Bitstream
...1001111100010011001010101..
La configuracin se hace cargando un bitstream en la FPGA
Estos bits determinan qu cables se conectan y cuales no
Memoria de configuracin
FPGA voltiles: pierden su configuracin al quitar alimentacin
El bitstream se guarda en una memoria externa: memoria de configuracin
Al arrancar la FPGA se carga con el bitstream de la memoria de configuracin
Desde un ordenador externo se carga el bitstream en la memoria de config.
Demo 1: Contador
Tarjeta Icezum Alhambra
https://github.com/FPGAwars/icezum/wiki
Diseando circuitos digitales
Los circuitos digitales modernos se disean usando lenguajes de Descripcin Hardware (HDL)
HDL
Descripcin en lenguajes HDL
Desde una descripcin en HDL podemos simular el circuito, generar el bitstream para FPGAs o fabricar el circuito integrado
El hardware es software
El hardware libre es igual al software libre
Muy fcil de compartir
Telecopias del hardware
Desarrollo de hardware en comunidad
HDL
FPGAs: Slo personal autorizado
Slo el fabricante conoce los detalles internos
Slo se puede usar lo que el fabricante haya previsto
Atados de por vida al fabricante
FPGAs libres: El renacimiento
Proyecto Icestorm (Mayo, 2015)
La primera toolchain que permiten pasar de Verilog al bitstream usando slo Herramientas libres
FPGAs libres
Familia Lattice iCE40
Slo Lenguaje Verilog
Denominamos FPGAs libres a aquellas FPGAs que disponen de una toolchain totalmente libre
Definicin:
FPGAs libres actualmente:
http://www.latticesemi.com/Products/FPGAandCPLD/iCE40.aspx
Proyecto Icestorm
Herramientas programadas en C/C++
Bajar del repo y compilar
Lnea de comandos
Se usan tpicamente junto con make
(bajo nivel)
http://www.clifford.at/icestorm/
https://github.com/cliffordwolf/icestorm
Autor: Jess Arroyo
Multiplataforma (Linux, Mac, Windows, Raspberry)
Lnea de comandos
Programado en python
Multiplaca: icestick, icezum, icoboard, go-board
APIO
Icestorm
Comandos
Demo
https://github.com/FPGAwars/apio
APIO
https://github.com/FPGAwars/apio-ide
APIO
Icestorm
APIO-ide
Autores: Jesus Arroyo/Obijuan
Plug-in para Atom
No lnea de comandos
Llama a apio
Apicable a otros IDEs/editores
Descripcin en Verilog
APIO-ide
APIO ide
Demo
http://platformio.org/platforms/lattice_ice40
APIO
Icestorm
Platformio
Autores: Jesus Arroyo / Obijuan
FPGAs libres en Platformio
Linea de comandos
IDE basado en Atom
Apicable a otros IDEs/editores
APIO-ide
PlatformioIDE
Platformio
https://github.com/FPGAwars/icestudio
APIO
Icestorm
Autor: Jess Arroyo
Electrnica digital para todos
Sin conocimientos de verilog
Herramienta visual
Traduce a verilog
APIO-ide
Icestudio
PlatformioIDE
Platformio
Icestudio: Demo
Tarjetas entrenadoras con FPGAs libres
Icestick
Go-board
Conexin directa al PC (USB)
Soportadas por Apio/Icestudio
iCE40-HX8K Breakout Board
Icezum Alhambra
Tarjetas entrenadoras FPGA
icoboard
Conexin a Raspberry PI
Soportada por Apio/Icestudio
NO Soportadas por Apio/Icestudio
Mystorm
iCE40HX1K-EVB
Icezum Alhambra v1.1
Autor: Eladio Delgado
Diseada en Pinos del Valle (Granada)
Arduino de las FPGAs
Compatible Arduino
Fcil conexin de circuitos externos/sensores/servos
Reutilizacin de los shields de arduino
20 entradas/salidas de 5v
3A corriente de entrada
Perfecta para hacer robots
https://github.com/FPGAwars/icezum/wiki
Icezum Alhambra v1.1
8 leds de pruebas
Pulsadoresde prueba
Conector micro-usb
Alimentacin6-17v 3A
InterruptorOn/off
Pines io 3v3
Conexin directa deSensores / actuadores
4 entradas analgicas i2c
Pulsador dereset
Alhambra-led
Autor: Obijuan
Perifrico Hola mundo
1 led + 1 transistor
PCB Imprimible!
https://github.com/FPGAwars/alhambra-led/wiki
Rasty
FPGA Fun!
8 Alhambra-leds
Alimentacin: power bank
Circuito de prueba de Rasty
Sonidos simples con Zumbador
Conexin a una placa con Zumbador
Melodas bsica
Fcil meter varios canales!
Larby: Robot modular
Servos conectados directamente a Icezum Alhambra
Configuracin mnima pitch-pitch
Mdulo impresos en 3D
Comunidad FPGAwars
Comunidad para compartir conocimiento relacionado con FPGAs libres
Es el clonewars de las FPGAs, pero en modesto :-)
Idioma: Castellano
185 miembros
Cualquier pregunta / comentario / sugerencia Correo a la lista :-)
http://fpgawars.github.io/
Icezum Alhambra peregrina
A.k.a CalmaSAV
Empieza: Rinconingenieril.es
mbito: Toda Espaa
Coordinado desde la lista de FPGAwars
Me molan las FPGAs libresPor dnde empiezo?
Paso 1: Consigue una placa con FPGA libre
Icestick
Go-board
iCE40-HX8K Breakout Board
Icezum Alhambra
Icezum AlhambraPeregrina
Me molan las FPGAs libresPor dnde empiezo?
Paso 3: Empieza a aprender verilog
Tutorial: Diseo Digital para FPGAs, con herramientas libres
Paso 2: Instlate Apio / Icestudio
Me molan las FPGAs libresPor dnde empiezo?
Paso 4: Apntate al grupo de FPGAwars y haz preguntas
Las FPGAs libres evolucionan muy rpido y en seguida la informacin se queda obsoleta
En FPGAwars es donde se cuece lo ltimo de lo ltimo
Paso 5: Haz tus propios proyectos con FPGAs libres
Paso 6: Comparte tu proyecto con la comunidad! :-)
FPGAs en Patrimonio Tecnolgico de la humanidad
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Otros
FPGAs libres
Juan Gonzlez Gmez (Obijuan)
El Evento 201624 de Octubre de 2016Universidad Carlos III de Madrid
https://github.com/Obijuan/myslides
https://github.com/Obijuan