Desenvolvimento da camada zero do padrão IEEE 1876-2019 para um laboratório remoto de FPGA

Abstract

A programação de hardware digital é essencial para o desenvolvimento de circuitos complexos, possibilitando a criação e simulação de sistemas com alta precisão e confiabilidade. As Linguagens de Descrição de Hardware (LDHs) desempenham um papel fundamental nesse processo, permitindo a modelagem, simulação e otimização de circuitos antes de sua implementação física. No entanto, as restrições orçamentárias em universidades brasileiras dificultam o acesso a kits de desenvolvimento de FPGA, essenciais para o aprendizado de LDHs, comprometendo o aprendizado prático. Para solucionar essa questão, foi proposto o desenvolvimento de um laboratório remoto de FPGA, em colaboração entre a Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) e o Laboratory at Distance (L@D) da Université TÉLUQ, no Canadá. Este trabalho desenvolve uma camada de hardware deste laboratório remoto, composta pelo kit de desenvolvimento FPGA e um computador servidor. O desenvolvimento da camada de hardware consiste na implementação de um meio de comunicação entre o kit de desenvolvimento FPGA e o servidor, permitindo a interação remota com o FPGA por meio de comandos enviados ao servidor. A comunicação entre o kit de desenvolvimento FPGA e o servidor ocorre por meio de um conversor USB para UART. Para viabilizar a comunicação, foi desenvolvido um circuito digital capaz de se comunicar por UART, recebendo sinais de botões e chaves seletoras virtuais do servidor e enviando ao servidor sinais de LEDs e displays de sete segmentos. Para auxiliar os testes, também foi criado um laboratório remoto minimalista, utilizando a camada de hardware desenvolvida. Os resultados mostraram uma boa usabilidade e a capacidade da camada de hardware de se recuperar rapidamente de erros de transmissão. Assim, o trabalho implementou com sucesso uma camada de hardware, tornando funcional uma parte crucial de qualquer laboratório remoto para FPGA.