Arquitectura Basada en UART para Sincronización de Dispositivos MEMS: Implementación en FPGA y Análisis ASIC Implementación en FPGA y Análisis ASIC

Resumen

Este trabajo aborda la importancia del control preciso de señales digitales para la sincronización entre un dispositivo MEMS (Microelectromechanical Systems) y un espectrómetro perteneciente a un prototipo de laboratorio. La sincronización se implementó mediante una tarjeta FPGA (Field-Programmable Gate Array), cuya reconfigurabilidad, alta precisión, reducido tamaño y bajo costo relativo ofrecen ventajas significativas frente a opciones como microcontroladores o sistemas de adquisición de datos (DAQ). La configuración del prototipo se gestiona desde una computadora, y la comunicación con la FPGA se realiza mediante el protocolo UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) a través de una conexión USB. Dado que las FPGAs no cuentan con librerías integradas, fue necesario diseñar desde cero el módulo UART, el cual fue implementado exitosamente en este proyecto. Si bien la FPGA proporciona las ventajas mencionadas, un nivel adicional de optimización podría alcanzarse mediante el diseño de un ASIC (Application-Specific Integrated Circuit), que permitiría reducir aún más el tamaño del módulo sincronizador y su consumo de potencia, aspectos cruciales para un sistema portátil. En este trabajo se presenta únicamente el análisis preliminar del ASIC utilizando herramientas de software libre, con el fin de ilustrar el potencial beneficio de esta mejora, aunque no constituye el objetivo principal en la etapa actual del prototipo.