Sistema para uso remoto de placas de laboratorio basadas en FPGA

Abstract

RESUMEN: El objetivo del proyecto es el desarrollo de una infraestructura que permita la utilización de placas de laboratorio basadas en FPGA desde un ordenador remoto. Esta infraestructura tiene como finalidad conseguir crear un sistema mediante el cual los alumnos desde sus propios hogares obtengan acceso a las placas de prototipado con FPGA usadas en el laboratorio para facilitar su trabajo autónomo. Así, por un lado, se desarrolla una aplicación de escritorio que ofrecerá una interfaz gráfica mediante la cual sea posible modificar el comportamiento de las placas de laboratorio de forma sencilla, intuitiva y atractiva para el alumnado. Por otro lado, en el laboratorio se emplazará un servidor que recibirá las ordenes enviadas por el ordenador y las redirigirá a la placa que se quiera controlar. Por motivos de relación calidad precio, velocidad y sencillez a la hora de su utilización el servidor será albergado por una Raspberry Pi. Como dispositivo de ejemplo para mostrar el funcionamiento se utiliza una placa de laboratorio Basys 3, dispositivo del cual se podrá modificar el estado de sus interruptores, leds, botones, monitor de 7 segmentos, etc. así como leer los estados de dichos componentes. Esta placa esté siendo utilizada en la docencia de varias asignaturas de diseño electrónico digital de la Universidad de Cantabria. Con la realización de este proyecto se pretende dotar a los alumnos de la capacidad de probar sus diseños con total autonomía sin necesidad de desplazarse hasta el laboratorio. Esto solventa el problema de la limitación horaria en que los laboratorios se encuentran abiertos pudiendo así continuar con el aprendizaje fuera de dichos horarios y de una forma cómoda. También es un recurso interesante en tiempos de Covid para gestionar el confinamiento de alumnos o la reducción del aforo de los laboratorios.

ABSTRACT: The objective of the project is the development of an infrastructure that allows the use of FPGA-based laboratory boards from a remote computer. The purpose of this infrastructure is to create a system that brings the students the opportunity of getting access to the prototyping boards with FPGA used in the laboratory without leaving their house facilitating their autonomous work. The infrastructure is divided in two elements. On the one hand, a desktop application has been developed. This application presents a graphical interface that enables the interactions of the students with the laboratory boards equipment in a simple, intuitive and attractive way from the remote computer. On the other hand, a server will be located in the laboratory, which will receive the orders sent by the computer and redirect them to the device to be controlled. For reasons of value for money, speed and simplicity at the time of use, the server will be hosted by a Raspberry Pi. As an example device to show the operations, a Basys 3 FPGA board is used. Demonstrations will show how it is possible to modify the status of its switches, LEDs, buttons, 7-segent display, etc. from the remote computer. This development board is currently use in several subjects related with digital electronics teaching in the University of Cantabria. With the completion of this project, it is intended to provide students the ability to test their designs with total autonomy without having to travel to the laboratory. This solves the problem of limited hours in which the laboratories are open, thus being able to continue learning outside of those hours and in a comfortable way. Moreover, if provides a valuable resource in Covid times.