Sinopsis

Este es el primer libro de la serie “Sistemas Digitales Programables” y presenta las tres principales características que distinguirán esta colección:

En primer lugar, el objetivo es que los libros sean útiles al profesor y utilizables en el aula, Por ello, se ha buscado que aparezcan solo los contenidos que con toda probabilidad se impartirán en la asignatura de Electrónica Digital. Es evidente que el profesor añadirá aquellos temas que no estén suficientemente cubiertos por el libro.

En segundo lugar y como novedad absoluta, el libro incorpora el uso de laboratorios remotos. Si se usa el laboratorio remoto FPGA-LabsLand, los alumnos se conectarán a una web, escribirán su código VHDL, lo sintetizarán y descargarán en una FPGA. Una vez hecho esto el alumno manipulará las entradas en una interfaz web y verá mediante una cámara web el movimiento de motores, leds, etc. Un laboratorio remoto no excluye el uso de uno clásico, pero presenta ventajas muy claras:

Siempre está disponible y su mantenimiento no es responsabilidad del profesor, por ello, proporciona máxima disponibilidad y mínimo esfuerzo.
Como el laboratorio remoto es accesible vía web el profesor puede utilizar ejemplos prácticos durante la clase y facilitar el trabajo de los alumnos antes de que vayan al laboratorio, ya que no tienen que instalar ningún software adicional y pueden trabajar el tiempo que deseen.
Es un signo de innovación docente y supone una gran ayuda para los profesores.

Para ello, se apoya en la empresa española LabsLand, SL™ (https://labsland.com/), que gestiona las colas de trabajo y proporciona información al profesor del uso del laboratorio remoto. El libro ofrece asimismo una serie de vídeos cortos para aprender a usar FPGA-LabsLand y el software educativo de diseño Boole-Deusto, que lleva casi 20 años en uso y cuenta con miles de usuarios.

En tercer lugar, tiene un enfoque práctico con ejemplos resueltos y propuestos. Todas las so-luciones se encuentran disponibles en el sitio web de GitHub creado para facilitar el trabajo del profesor (https://github.com/GarcetaDeusto/FundamentosElectronicaDigital). Este repositorio está abierto permitiendo al profesor generar su propio espacio de VHDL.

En el código QR de la cubierta se encuentra una explicación detallada del funcionamiento del laboratorio remoto de Labsland™ y las ventajas que ofrece su utilización.

Índice

1. Códigos.
1.1. Introducción histórica.
1.2. Sistemas de numeración y binario puro sin signo.
1.3. Representación de números con signo.
1.4. Códigos BCD.
1.5. Códigos binarios y VHDL.
Ejercicios resueltos.
Problemas propuestos.

2. Álgebra de Boole.
2.1. Introducción.
2.2. Representación de los sistemas digitales.
2.3. Definición de álgebra de Boole.
2.4. Formas normales de una función booleana.
2.5. Implementación de funciones booleanas.
2.6. Otras funciones lógicas.
2.7. Simplificación de funciones booleanas.
2.8. Método de Veitch-Karnaugh.
2.9. Análisis y diseño digital.
2.10. Álgebra de Boole y VHDL.
Ejercicios resueltos.
Problemas propuestos.

3. Sistemas digitales combinacionales.
3.1. Introducción.
3.2. Implementación de sistemas digitales en FPGA.
3.3. Diseño de sistemas combinacionales a nivel de bit.
3.4. Diseño de sistemas combinacionales a nivel de bit con VHDL/FPGA.
3.5. Sumadores MSI.
3.6. Comparador MSI.
3.7. Otras funciones típicas MSI.
3.8. Descripción en VHDL de sistemas combinacionales.
Ejercicios resueltos.
Problemas propuestos.

4. Elementos básicos de memoria, registros y contadores.
4.1. Introducción.
4.2. Sincronismo y asincronismo.
4.3. Técnicas de representación de sistemas secuenciales.
4.4. Biestable R-S asíncrono.
4.5. Biestable D síncrono por nivel.
4.6. Biestables síncronos por flanco (flip-flop).
4.7. Líneas asíncronas en un biestable.
4.8. Registros.
4.9. Contadores.
4.10. Sistemas secuenciales en VHDL.
Ejercicios resueltos.
Problemas propuestos.

5. Autómatas o máquinas de estados.
5.1. Introducción.
5.2. Definición y tipos de autómatas.
5.3. Diseño de autómatas.
5.4. Implementación de autómatas de Moore y Mealy.
Ejercicios resueltos.
Problemas propuestos.

6. Tecnología digital.
6.1. Introducción.
6.2. Transistor MOS y lógica CMOS.
6.3. Requisitos eléctricos y temporales.
6.4. Fabricación y tamaño de transistores y circuitos integrados.
6.5. Historia de los circuitos integrados.