P09007. DISEÑO Y VERIFICACIÓN
EN HARDWARE DE UNA INTERFAZ
USB DE REFERENCIA
Equipo responsable:
Salvador E. Tropea, Diego J. Brengi,
Rodrigo A. Melo, Sergio N. Gwirc, Darío
Farías.
1. Objetivo del Proyecto 2. Descripción del Proyecto
3. Logros 2009 del Proyecto
Diagrama en bloques del nivel físico del
core USB
Nivel de protocolo USB
Se propone el diseño y verificación en hardware de una in-
terfaz USB de referencia que sirva como base para el desa-
rrollo de productos electrónicos conectables a computado-
ras. Este circuito de propósitos generales podrá aplicarse a
una gran variedad de productos que funcionen como perifé-
ricos de PCs y utilizará tecnologías identificadas como be-
neficiosas para el crecimiento del sector electrónico local:
FPGAs (lógica programable) y descripciones de hardware
IP cores.
Como metodología se propone el uso de una FPGA y el de-
sarrollo del bloque de propiedad intelectual que implemente
el bus USB.
Como primer transferencia a la industria se aplicó este de-
sarrollo al equipo TECNOPLAC3-USB, creado a partir de
un requerimiento de la empresa Mastellone Hnos. para de-
sarrollar un equipo de control de calidad no destructivo
de leche para lactantes, envasada en cartones de 250 cm3
Introducción
Las computadoras personales (PC) actuales han dejado de po-
seer puertos de comunicación serie y paralelos, los mismos han
sido desplazados por el USB que ofrece una amplia variedad de
velocidades de comunicación, plug and play y otras ventajas.
Nuestro equipo de trabajo desarrolla sistemas embebidos que
en muchos casos funcionan como periféricos de una PC. Debido
a que en la actualidad el USB es el mecanismo de comunicación
más usado se planteó el desarrollo de un core USB.
Características del core desarrollado
• Soporte para la mayor parte de USB 2.0 incluyendo HS.
• Sintetizable para la mayor parte de las FPGAs disponibles en
el mercado.
• Bajo costo comparado con la opción de utilizar una solución ex-
terna.
• Ofrecer configuraciones muy compactas que permitan su uso
con mínimos requerimientos de área y componentes externos.
TECNOPLAC3-USB
En toda planta procesadora y envasadora de productos alimen-
ticios es necesario realizar controles de calidad que garanticen
el buen estado de los alimentos y de su correspondiente envase.
En algunos alimentos, como la leche para lactantes, este control
es más severo y se desea poder analizar el 100% de la produc-
ción con ensayos no destructivos.
Para esta tarea la empresa utilizaba equipos importados de alto
costo y debían esperar largos tiempos por los repuestos y el
servicio técnico. Por estos motivos decidieron encargar al “Labo-
ratorio de Desarrollo Electrónico con Software Libre de INTI
Electrónica e Informática” el desarrollo de una versión con tecno-
logía local. Además del menor costo por equipo se buscaba una
mayor agilidad en la obtención de repuestos y la capacidad local
de adaptar gradualmente el equipo a necesidades propias de la
empresa.
El método de medición del producto se basa en provocar la osci-
lación del envase bajo ensayo y luego medir con elevada preci-
sión el período y el decaimiento de dicha oscilación. Tomando
varias muestras de una producción, se pueden establecer valo-
res de media y desviaciones límites para de esta forma discrimi-
nar entre productos normales y defectuosos.
Basándonos en este método se desarrolló un equipo compuesto
por tres partes principales: Cabezal mecánico de medición,
electrónica de soporte y computadora PC para procesamiento y
manejo de los datos.
Core USB
Se concluyó con el desarrollo del core luego de haber realizado varias aplicaciones demostrativas, entre ellas un adaptador de
joystick analógico a USB. Se obtuvieron resultados muy satisfactorios ya que el core no sólo funciona correctamente, sino que su
implementación es mucho más compacta que cualquiera de las encontradas en el mercado.
El core se usa actualmente para varios desarrollos internos de la UT. En particular cabe mencionar:
1. Verificación de IP cores destinados a periféricos para el bus WISHBONE
2. Control de interfaces de depuración para microprocesadores embebidos (embedded).
TECNOPLAC3-USB
Se logró reemplazar un costoso equipo, de alto valor agregado y de procedencia extranjera. El cliente posee la capacidad de ob-
tener repuestos fácilmente, pudiendo conseguir la mayoría en el mercado local. Este desarrollo les brinda también la posibilidad
de adaptar el sistema a sus requerimientos particulares de producción.
La última versión del equipo posee las siguientes características destacadas:
• La electrónica de control usa tecnología FPGA que permite fácilmente adaptar el producto a futuros requerimientos.
• La funcionalidad actual del equipo excede por mucho las del equipo importado ya que les permite por ejemplo visualizar en for-
ma gráfica las mediciones y llevar registros en disco de toda la producción.
• En la computadora de cada equipo se utilizó sistema operativo GNU/Linux y bibliotecas de software libre. Esto evita el pago de
licencias de software durante el desarrollo y en el sistema entregado al cliente.
• El cliente posee la información técnica, los planos, el código fuente y los circuitos de todo el desarrollo. Teniendo así la posibili-
dad de fabricar más equipos si la producción lo requiere.
Equipos TECNOPLAC3-USB