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Tutorial para aprender a diseñar sistemas digitales sintetizables en FPGAs usando SOLO herramientas libres. Descripción del hardware en lenguaje Verilog
- Placa de desarrollo: iCEStick. Con la FPGA iCE40HX-1k de Lattice
- Simulador de Verilog: ícarus Verilog
- Visualizador de señales: Gtkwave
- Sintetizador: Yosys (Repo en github)
- Place & route: Arachne-pnr (en github)
- Utilidades y descarga en FPGA: Proyecto icestorm
Es un tutorial incremental, en el que los conceptos se van introduciendo progresivamente, a la vez que se van probando en un hardware real. Los circuitos presentados inicialmente no están diseñados siguiendo las reglas de diseño habituales, sino que se prima la simplicidad. Luego poco a poco, según se avanza en el tutorial, se van refinando y mejorando.
El viaje comienza con el circuito más sencillo posible: un cable. Y termina con el diseño de un microprocesador muy simple: MICROBIO
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Repositorio con el código verilog
Juan González Gómez (Obijuan)
Licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License
- Proyecto icestorm, por Clifford Wolf and Mathias Lasser
- Arachne-pnr, por Cotton Seed
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Este tutorial no habría sido posible sin las increibles herramientas libres del proyecto Icestorm y Arachne-pnr, por Clifford Wolf, Mathias Lasser y Cotton Seed. Representan un avance espectacular para el patrimonio tecnólogico de la humanidad ¡Muchísimas gracias!
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A BQ, por financiar el material usado en el tutorial. Soy un verdadero privilegiado por trabajar en una empresa donde fomentan el espíritu maker y apoyan las iniciativas de exploración y experimentación con tecnologías Libres ¡Muchas gracias!
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A Jesús Arroyo, por hacer la compra de las placas iCEStick y empezar con el empaquetado para Debian/Ubuntu de las herramientas Arachne-pnr y las del proyecto icestorm. ¡Muchas Gracias!
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A David Sánchez Falero, por enseñarme cómo resaltar código Verilog en los markdown de github :-) ¡Esto ha hecho que el código sea muchísimo más legible! ¡Muchas Gracias!
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A Carlos García Saura*, por las instrucciones de instalación de las herramientas icestorm en Fedora. ¡Muchas gracias!
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A Javibc (J Bc), por las instrucciones para relanzar el udev al configurar la icestick ¡Gracias!
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¿Qué diferencia hay entre una FPGA y Arduino?
Arduino es una placa que lleva un microcontrolador, que se programa. Las FPGAs NO SE PROGRAMAN, se configuran para implementar en ellas HARDWARE. Nos sirven para diseñar Circuitos -
¿Qué hace una FPGA que no pueda hacer Arduino?
Muchas aplicaciones se pueden hacer tanto por software (programando) o por hardware. Por ejemplo un contador. La diferencia está en que al hacerlo por hardware conseguimos velocidades muchísimo mayores. Además, el hardware se puede "clonar" directamente y funciona en paralelo. Tener en software varias cosas funcionando en paralelo no es inmediato. -
¿Por qué Verilog y no VHDL?
Verilog es el lenguaje que soporta el proyecto icestorm de momento. Pero como es un proyecto libre, la comunidad lo irá ampliando y el VHDL se soportará tarde o temprano. Al día de hoy (sep-2015), para trabajar con herramientas libres y FPGAs, hay que usar Verilog -
¿Dónde puedo comprar la tarjeta IceStick -Icestick en Mouser España -Icestick en LatticeUSA
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2015-12-08: Encuentro la solución a un Bug en iceprog: Ahora los tiempos de descarga en la icestick son siempre menores de 3 segundos!!! Clifford lo integra el repo oficial casi al instante. El ciclo de desarrollo es ahora mucho más rápido
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2015-12-04: Se crea el grupo de FPGA-WARS. Se anuncia oficialmente en clonewars
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2015-11-26: Primera versión del procesador educacional SIMPLEZ sintetizado en la icestick, ejecutando un programa que muestra una secuencia por los leds: Repo
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2015-11-20: Terminado el último capítulo del tutorial (30)
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2015-10-21: Marcha imperial sonando en la icestick. Le envío este vídeo a Clifford. También le comento que estoy trabajando en estos tutoriales. Le gusta la idea y publica el enlace de los tutoriales en la web de icestorm :-)
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2015-08-12: Primer contacto con Clifford wolf (el autor del proyecto icestorm). Le envío un correo dándole las gracias por el proyecto. Me responde :-)
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2015-08-10: Devuelta en Madrid, aunque todavía de vacaciones. Me paso por BQ a recoger una icestick. Logro un hito histórico: Descargo mi primer diseño verilog en la fpga, usando herramientas libres!!! Un programa "hola mundo" que enciende un led!!!!! :-) Comienzo esta wiki para hacer los tutoriales a medida que voy aprendiendo
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2015-08-05: Se reciben en BQ las dos placas icestick (Y yo de vacaciones con el SAV a tope!!!!)
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2015-08-03: Jesús Arroyo compra 2 tarjetas icesticks directamente desde Lattice, para el departamento de innovación y robótica de BQ
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2015-07-31: Primeras pruebas. Instalado todo el tool-chain de la web de icestorm en un ubuntu 15.04. ¡Funciona!. Todos los ejemplos de prueba los subo a este repo. El SAV se me dispara. Me voy de vacaciones (sin internet durante 10 días). Me llevo PDFs con manuales de verilog para leer y aprender
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2015-07-30: Termino la segunda temporada de los tutoriales de Freecad. ¡Ya me puedo poner con las FPGAs!
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2015-07-04: Empieza a escribir las Notas sobre FPGAs libres en la wiki, para recopilar información. Todavía no puedo evaluar nada porque antes tengo que acabar con los tutoriales de la temporada 2 de Freecad. Hasta que no termino una cosa no puedo empezar con la siguiente
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2015-07-03: Sale otro post en hack-a-day. Me entero de su existencia a través de Hackaday y empiezo a evaluar las herramientas (obijuan). Se me dispara el SAV
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2015-05-29: La noticia sale en un post en hack-a-day. Me entero de su existencia a través de este post y empiezo a evaluar las herramientas (obijuan)
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2015-05-27: El proyecto icestorm alcanza el primer gran hito: ya se tiene un flujo de trabajo que funciona completamente usando sólo herramientas libres