Sistema de control de un gamepad analgicodigital

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Sistema de control de un gamepad analógico/digital

• Autores Alberto Lago Alvarado.
• Carlos Pol González.
• Curso 2004-2005.
• Asignatura SDP2.
• Dpto. de Tecnología Electrónica.
• Universidad de Vigo.

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ÍNDICE

• Especificaciones.
• Descripción de la aplicación.
• Análisis previo.
• Diseño del sistema digital.
• Descripción.
• Simulación funcional.
• Compilación e implementación.
• Simulación temporal.
• Conclusiones finales

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Especificaciones (I)

• Se desea realizar un sistema digital que realice
  el control de un GamePad analógico/digital

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Especificaciones (II)

• El GamePad presenta las siguientes
  características
• Posee una cruceta digital, una palanca analógica
  y cuatro botones.
• Tiene un temporizador que al pulsarlo permite
  memorizar un botón para que este se active cada
  segundo.
• El bloque memorizador tiene una salida que se
  activa cuando se pulse un botón, avisándonos que
  la memorización se ha realizado.
• Botón de reset.

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Especificaciones (III)

• Posee un botón A/D para usar la palanca analógica
  o la cruceta digital.
• El mando posee un bloque que nos devuelve un
  código binario en función de la posición de la
  palanca analógica. Supondremos que este bloque ya
  nos es dado y su implementación no será
  necesaria.

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Descripción de la aplicación (I)

• El gamepad tiene en su interior los siguientes
  elementos, de los que sólo se deben diseñar el
  sistema digital de control y el circuito
  temporizador.

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Descripción de la aplicación (II)

• Diagrama de secuencia de operaciones del gamepad

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Análisis previo

• Esta aplicación responde a un circuito de CONTROL
  de complejidad baja o media, que requiere al
  menos los siguientes circuitos
• Un Sistema Secuencial Síncrono de control
  principal.
• Un temporizador para la activación repetitiva del
  botón o botones memorizados.
• Dada la reducida complejidad del circuito, en
  principio parece que un PLD es el Circuito
  Digital Configurable más adecuado para la
  implementación de este sistema digital.

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Descripción del Sistema Secuencial (I)

• Sistema Secuencial Completo

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Decripción del Sistema Secuencial (II)

• Bloque memorizador

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Simulación Funcional (I)

• Bloque memorizador

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Decripción del Sistema Secuencial (III)

• Bloque 4 Botones

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Decripción del Sistema Secuencial (IV)

• Bloque 6 Botones

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Decripción del Sistema Secuencial (V)

• Bloque selecciona botón

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Simulación Funcional (II)

• Bloque Selecciona botón

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Decripción del Sistema Secuencial (VI)

• Bloque de selección analógico/digital

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Decripción del Sistema Secuencial (VII)

• Bloque biestable T

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Simulación Funcional (III)

• Bloque biestable T

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Decripción del Sistema Secuencial (VIII)

• Bloque Temporizador Disparo

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Simulación Funcional (IV)

• Bloque Temporizador Disparo

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Descripción del Sistema Completo

• Sistema Secuencial Temporizador

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Simulación Funcional (IV)

• Sistema Completo

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Grafo de estados del sistema
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Estimación de los recursos lógicos (I).

• Estimación de los recursos lógicos necesarios
• 36 biestables
• 4 biestables por cada uno de los bloques de 4
  botones.
• 6 biestables para el bloque de 6 botones.
• 1 biestable por cada uno de los bloques con
  biestable T.
• 16 biestables para el circuito temporizador.
• 4 biestables para el memorizador.
• Al menos 12 macroceldas para la realización de
  las salidas de la unidad de control.

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Estimación de los recursos lógicos (II).

• Estimación del número mínimo de terminales
  necesarios.
• 12 terminales de salida
• 4 para los botones.
• 6 compartidos por la cruceta y la palanca.
• 1 para indicar A/D.
• 1 para indicar si está activa la temporización.
• 18 terminales de entrada genéricos
• 1 Para la señal de reloj.
• 1 para señal de inicialización.
• 1 para el botón A/D
• 1 para el temporizador.
• 4 para los botones.
• 6 para la palanca analógica.
• 4 para la cruceta digital.

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Otras características

• La frecuencia de trabajo del reloj será de 1KHz,
  frecuencia más que suficiente para un dispositivo
  de interfaz humana.
• La frecuencia de disparo del tenporizador será de
  1 segundo, sin embargo, para la simulación se ha
  acortado este tiempo para evitar una simulación
  kilométrica y facilitar su legibilidad.

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Elección del circuito

• La herramienta Xilinx nos indica que para el
  sistema diseñado, el dispositivo con el cual se
  consigue un uso más eficiente de las macroceldas
  es el XC9536-5-PC44 con el cual se consigue un
  uso del 95
• Dado que no se requiere ninguna característica
  específica y a la reducida complejidad del
  circuito, un circuito del tipo PLD puede resultar
  adecuado.

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Simulación temporal

• Sistema completo

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Conclusiones finales(I)

• El sistema de control del mando se ha realizado
  de acuerdo a las especificaciones.
• Una posible mejora sería el añadido de un
  temporizador que controlara el tiempo tras el
  cual se podría memorizar un botón tras el pulsado
  del botón temporizador impidiendo la memorización
  cuando el tiempo indicado finalizase.

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Conclusiones finales(II)

• Otra posible mejora sería el añadido de una
  segunda palanca analógica para usar conjuntamente
  con la primera.
• Sin embargo estas posibles mejoras podrían
  provocar que el dispositivo elegido se quedase
  pequeño, teniendo que escoger otro más acorde con
  las nuevas exigencias.