Hướng dẫn thiết kế số sử dụng ngôn ngữ Verilog-HDL trên FPGA: Bài 1

Chia sẻ: Nguyen Hoang Quang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:19

Thêm vào BST

Báo xấu

334
lượt xem 66
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sơ đồ khối, sơ đồ chân. Thiết kế mức cổng logic. Viết RTL (Register Transfer Level) code FPGA Class 3 Tổng hợp và kiểm tra lỗi. Mô phỏng thiết kế. Gán chân tín hiệu và biên dịch file nạp. Chạy kiểm tra chức năng trên FPGA

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Hướng dẫn thiết kế số sử dụng ngôn ngữ Verilog-HDL trên FPGA: Bài 1

hoangquang.dientu@gmail.com Nhận hướng dẫn thiết kế số sử dụng ngôn ngữ Verilog-HDL trên FPGA BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ SỐ TRÊN FPGA (FIELD-FROGRAMMABLE GATE ARRAY) FPGA Class 30/05/2013 1
Nội dung chính  Luồng thiết kế cơ bản  Các phần mềm sử dụng  Ngôn ngữ mô tả phần cứng  Khái quát về lý thuyết thiết kế số  KIT DE1  Cấu trúc FPGA  Một ví dụ thiết kế (phân tích, tổng hợp, mô phỏng và nạp KIT) FPGA Class 30/05/2013 2
Luồng thiết kế cơ bản (Design Flow)  Sơ đồ khối, sơ đồ chân.  Thiết kế mức cổng logic  Viết RTL (Register Transfer Level) code  Tổng hợp và kiểm tra lỗi.  Mô phỏng thiết kế.  Gán chân tín hiệu và biên dịch file nạp.  Chạy kiểm tra chức năng trên FPGA FPGA Class 30/05/2013 3
Luồng thiết kế cơ bản  module MUX2 (input SEL, A, B, output F);  input SEL, A, B;  output F;  INV G1 (SEL, SELB);  AOI G2 (SELB, A, SEL, B, FB);  INV G3 (.A(FB), .F(F));  endmodule FPGA Class 30/05/2013 4
Miền thiết kế Silicon Circuit Gate (Physical) FPGA Class 30/05/2013 5
Thiết kế trên FPGA và thiết kế ASIC (Appication_Specific Integrated Circuit) ASIC FPGA Ngôn ngữ Verilog, VHDL Verilog, VHDL Sản phẩm cuối cùng Chip chuyên dụng Code nhúm Thời gian thực hiện Lâu Nhanh hơn Chi phí ban đầu Cao Thấp hơn Các điểm khác Tái sử dụng và nâng cấp dễ dàng. Đơn giản là sửa code và nạp lại. Code được tổng hợp và Code được tổng hợp và tối tối ưu chuyên biệt cho ưu dựa trên cấu trúc của thiết kế. FPGA. FPGA Class 30/05/2013 6
Các phần mềm  Microsoft Visio – Vẽ sơ đồ, vẽ mạch  EmEditor hoặc Notepad++ để viết code  Xemacs 21.4.21 để kết nối các mô-đun (module) tự động.  Quartus (8.1 hoặc 9.0) để kiểm tra và tổng hợp  ModelSim (5.7g hoặc 6.4a) để mô phỏng chức năng. FPGA Class 30/05/2013 7
Ngôn ngữ mô tả phần cứng  Hardware Description Language (HDL)  VHDL (VHSIC HDL – Very-High-Speed Integrated Circuit HDL)  Verilog HDL (gọi ngắn gọn là Verilog).  Các phiên bản Verilog  1995  2001 (IEEE std 1364-2001) FPGA Class 30/05/2013 8
Spartan3E Start KIT (Xilinx)  Giá: 395$ ~ 7,745 triệu  Các ngoại vi:  32-Mbyte DDR SDRAM  2-Mbyte serial Flash  512-Kbyte SRAM  4 switches, 8 leds  Ethernet 10/100 PHY  VGA  PS/2 port  Two 9-pin RS-232 serial port  16 character - 2 Line LCD FPGA Class 30/05/2013 9
DE2 Altera Board (TerAsic)  Giá: 495$ ~ 9,745 triệu  Với trường học: 269$  Các ngoại vi: •16-Mbyte StrataFlash •8-Mbyte SDRAM (enough to run uCLinux) •4-Mbyte Flash •18 switches with 18 red leds and 8 green ones •Ethernet 10/100 •Infrared port •24-bit Audio CODEC •PS/2 mouse or keyboard port •RS232 •TV Decoder (NTSC/PAL) •16 x 2 LCD Module •SD Card Socket FPGA Class 30/05/2013 10
DE1 Altera Board (TerAsic)  Giá: 150$ ~ 3 triệu  Với trường học: 125$  Các ngoại vi: •Line In/Out, Microphone In (24-bit Audio CODEC) •Video Out (VGA 4-bit DAC) •Serial port (RS232) •PS/2 mouse or keyboard port •Expansion headers (two 40-pin headers) •8 MB SDRAM, 512 KB SRAM, 4 MB Flash •SD memory card slot •Four 7-segment displays •10 toggle switches, 10 red LEDs, 8 green LEDs. FPGA Class 30/05/2013 11
Cấu tạo chip FPGA (1) FPGA Class 30/05/2013 12
Cấu tạo chip FPGA (2) FPGA Class 30/05/2013 13
Ví dụ minh họa luồng thiết kế  Ví dụ: Thiết kế một bộ đếm trong khoảng từ 0- 9 với 3 nút điều khiển.  Nút 1: Reset đồng bộ hệ thống.  Nút 2: Nút điều khiển đếm lên 1 đơn vị sau mỗi lần nhấn.  Nút 3: Nút điều khiển đếm xuống 1 đơn vị sau mỗi lần nhấn. FPGA Class 30/05/2013 14
Sơ đồ khối và sơ đồ tín hiệu Phân tích tín hiệu Phân tích khối Phân tích khối COUNTER_9 FPGA Class 30/05/2013 15
MẠch chi tiết COUNTER_9 Phân tích thiết kế mức thấp FPGA Class 30/05/2013 16
Biên dịch với Quartus 9.0 Kết nối sau khi tổng hợp thành công Xem trực tiếp trên phần mềm Quartus 9.0 FPGA Class 30/05/2013 17
Mô phỏng với ModelSim 6.4  Xem trực tiếp trên ModelSim 6.4 FPGA Class 30/05/2013 18
hoangquang.dientu@gmail.com KẾT THÚC BÀI 1 FPGA Class 30/05/2013 19