TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ SỐ TRÊN FPGA

Chia sẻ: Trần Quang | Ngày: | Loại File: PPTX | Số trang:19

Thêm vào BST

Báo xấu

252
lượt xem 85
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

FPGA là gì ? FPGA là viết tắt của thuật ngữ tiếng anh “Field programmable Gate Array”, nghĩa là Mảng cổng lập trình được dạng trường. FPGA thuộc họ ASIC lập trình được * Ý nghĩa và vai trò...Ngôn ngữ VHDL được cung cấp để hổ trợ phát triển các hệ thống phần cứng dựa trên các loại mạch(chip) tích hợp tốc độ cao(VHSIC-Very High Speed Integrated Circuit). Việc sử dụng các loại chíp...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ SỐ TRÊN FPGA

BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ SỐ TRÊN FPGA (FIELD-FROGRAMMABLE GATE ARRAY) FPGA Class 11/23/12 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 11/23/12 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 11/23/12 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 11/23/12 4
Miền thiết kế Silicon Circuit Gate (Physical) FPGA Class 11/23/12 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 Nhanh hơn Lâu Chi phí ban đầu Thấp hơn Cao 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 ưu chuyên biệt cho tối ưu dựa trên cấu trúc thiết kế. của FPGA. FPGA Class 11/23/12 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 11/23/12 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 11/23/12 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 FPGA Class 11/23/12 9 port
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 Audio11/23/12 CODEC • FPGA Class 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 memory11/23/12 card slot FPGA Class 11 •
Cấu tạo chip FPGA (1) FPGA Class 11/23/12 12
Cấu tạo chip FPGA (2) FPGA Class 11/23/12 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 11/23/12 14
Sơ đồ khối và sơ đồ tín hiệu Phân tích tín hiệu Phân tích khối Phân tích khối COUNTER_9 FPGA Class 11/23/12 15
MẠch chi tiết COUNTER_9 Phân tích thiết kế mức thấp FPGA Class 11/23/12 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 11/23/12 17
Mô phỏng với ModelSim 6.4  Xem trực tiếp trên ModelSim 6.4 FPGA Class 11/23/12 18
KẾT THÚC BÀI 1 FPGA Class 11/23/12 19