LENGUAJES HDL

Los lenguajes HDL permiten realizar el primer paso de la metodología del diseño descendente. Se describen en un lenguaje de alto nivel el comportamiento requerido del circuito a diseñar. Esta descripción se puede hacer mediante tablas de verdad, lista de transiciones de estados, ecuaciones lógicas. Con base a la descripción, el programa realiza los siguientes pasos:

1. Sintetiza y simplifica las ecuaciones lógicas.
2. Simula las ecuaciones.
3. Sintetiza el circuito lógico.
4. Simula el circuito lógico.
5. Sintetiza el archivo para programar un PLD.

Entre otras ventajas, se pueden mencionar las siguientes:

1. EL programa HDL es el mismo así cambie la tecnología, Ejemplo: FPGA, transistores 2.5m ., 1.2 m .
2. Facilita la comunicación entre los diseñadores.
3. Facilita el uso de las partes de un diseño en otros (Reutilización).
4. Es posible verificar el funcionamiento del sistema dentro del proceso de diseño sin necesidad de implementar el circuito.
5. Las simulaciones del diseño, antes de que este sea implementado, permiten probar la arquitectura del sistema para tomar decisiones en cuanto a cambios en el diseño.
6. Las herramientas de síntesis tienen la capacidad de convertir una descripción hecha en un HDL, VHDL por ejemplo, a compuertas lógicas y además, optimizar dicha descripción de acuerdo a la tecnología utilizada.
7. Las descripciones en un HDL proporcionan documentación de la funcionalidad de un diseño independientemente de la tecnología utilizada.
8. Una descripción realizada en un HDL es más fácil de leer y comprender que los nestlist o circuitos esquemáticos.
9. Un circuito hecho mediante una descripción en un HDL puede ser utilizado en cualquier tipo de dispositivo programable capaz de soportar la densidad del diseño. Es decir, no es necesario adecuar el circuito a cada dispositivo porque las herramientas de síntesis se encargan de ello.

Lenguajes HDL más populares

En la actualidad existen diversas herramientas de diseño para integrar sistemas de gran complejidad. Los lenguajes de descripción de hardware constituyen una opción de diseño de soluciones de sistemas electrónicos.

ABEL

El lenguaje ABEL es el más utilizado en los PLDs. El lenguaje ABEL facilita la programación de PLDs combinatorios y secuenciales. Un circuito en ABEL se puede describir en forma de ecuación lógicas, tabla de verdad o en transición de estados.

El programa ABEL cumple los siguientes pasos:

1. Verifica si existen errores en la sintaxis del programa fuente.
2. Simplifica o sintetiza las ecuaciones según sea el caso.
3. Simula las ecuaciones.
4. Puede escoger el dispositivo que mejor se adapte, o verificar si el dispositivo especificado sí se adapta a la aplicación.
5. Genera el archivo JEDEC para la programación del PLD.

VHDL

El VHDL es un lenguaje de descripción y modelado diseñado para descibir en forma entendible la funcionalidad y la organización del hardware de los sistemas digitales y otros componentes. VHDL maneja una sintaxis amplia y flexible. El lenguaje VHDL permite el diseño Top -Down o en otras palabras; modelar los bloques de alto nivel, simularlos y adecuar la funcionalidad en alto nivel antes de llegar a los niveles bajos de abstracción en la implementación del diseño.

EDA

El diseño de hardware tiene un inconveniente que no existe en el desarrollo de software. El problema es el alto costo en el ciclo de diseño, desarrollo del prototipo, pruebas y reinicio del ciclo. La etapa de costo más elevado es el prototipo. Por necesidad del mercado, se impone la reducción de costos en esta etapa, con el fin de incluir la fase de desarrollo del prototipo al final del proceso, evitando la repetición de varios prototipos, razón por la cual se encarece el ciclo. La introducción de la fase de simulación y verificación de circuitos utilizando herramientas EDA, hace no necesaria la comprobación del funcionamiento del circuito por medio de la implementación física del prototipo.

Las herramientas EDA están presentes en todas las fases del ciclo de diseño de circuitos. Primero en la fase de generación del sistema que puede representarse en un diagrama esquemático, en bloques o de flujo.

Se encuentra también la fase de simulación y comprobación de circuitos, donde diferentes herramientas permiten verificar el funcionamiento del sistema. Estas simulaciones pueden ser de eventos, funcionales, digitales o eléctricas, de acuerdo al nivel requerido. Después están las herramientas EDA utilizadas en la síntesis y programación de circuitos digitales en dispositivos lógicos programables. Existen, además, las herramientas EDA orientadas a la fabricación de circuitos. En el caso del diseño de hardware estas herramientas sirven para la realización de PCBs("Printed Circuit Boards" o placas de circuito impreso), o para desarrollar circuitos integrados de aplicación especifica como ASICs ("Aplication Specific Integrated Circuits").

Las principales características y finalidad de algunas herramientas EDA que intervienen en el diseño de circuitos son:

1. Lenguajes de Descripción de Circuitos.
2. Diagramas Esquemáticos.
3. Grafos y Diagramas de Flujo.
4. Simulación de Eventos.
5. Simulación Funcional.
6. Simulación Digital.
7. Simulación Eléctrica.
8. Diseño de PCBs.
9. Diseño de Circuitos Integrados.
10. Diseño con Dispositivos Programables.

Para la automatización del diseño electrónico se utilizan herramientas EDA. Ventajas de la metodología de diseño que usa herramientas EDA

Entre las ventajas de la metodologia de diseño con el empleo de herramientas EDA está la reducción del diseño, la posibilidad de dividir un proyecto en módulos que se desarrollan por separado, la independencia del diseño con respecto a la tecnología, la posibilidad de la reutilización de los diseños, la optimización de los circuitos y las simulaciones posibles con las herramientas.

Con la aparición de herramientas EDA cada vez más complejas, que integran en el mismo marco de trabajo las herramientas de descripción, síntesis, simulación y realización; apareció la necesidad de disponer de un método de descripción de circuitos que permitiera el intercambio de información entre las diferentes herramientas que componen el ciclo de diseño. En principio se utilizó un lenguaje de descripción que permitía, mediante sentencias simples, describir completamente un circuito. A estos lenguajes se les llamó Netlist puesto que eran simplemente eso, un conjunto de instrucciones que indicaban las interconexiones entre los componentes de un diseño.