Diseño e implementación de sistemas de cómputo heterogéneo basados en procesador Risc-V y coprocesadores en lógica reconfigurable

Abstract

Este trabajo de título presenta el diseño, documentación y validación de un flujo de desarrollo estructurado y reproducible para la creación de sistemas de cómputo heterogéneos sobre plataformas FPGA. La propuesta se centra en la integración del procesador de arquitectura abierta RISC-V, implementado mediante el soft-core MicroBlaze V de AMD, junto a aceleradores y periféricos dedicados en lógica reconfigurable. El desarrollo aborda los desafíos pedagógicos y técnicos asociados a la complejidad de las herramientas de diseño actuales, unificando la configuración de hardware, la programación de firmware bare-metal, la interconexión mediante el bus AMBA AXI y la gestión de memoria utilizando la suite Vivado y Vitis sobre una tarjeta Digilent Nexys A7-100T. La contribución principal se materializa en una secuencia metodológica incremental de ocho guías que abarca desde la construcción del sistema base y la depuración a nivel de software hasta el diseño de periféricos en SystemVerilog y HLS (C/C++), la administración de memoria DDR2 externa, el uso de DMA con AXI-Stream y la verificación en tiempo real mediante analizadores lógicos integrados. El material fue validado mediante pruebas de reproducibilidad e inspección técnica para asegurar su claridad, quedando todo el código fuente y la documentación técnica libremente disponibles en un sitio web y repositorio de código abierto para apoyar la docencia e investigación en ingeniería electrónica.