BÁO CÁO TỐT NGHIỆP: TỔNG QUAN VỀ FPGA VÀ NGÔN NGỮ VHDL

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 kiểu này đã thay thế dần các IC logic mà thường được sử dụng trong việc thiết kế mạch số, đem lại nhiều lợi ích và thuần tiện trong việc phát triển các hệ thống số mà phương thức thiết mạch số truyền thống khó hoặc không thể thực hiện được....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
BÁO CÁO TỐT NGHIỆP: TỔNG QUAN VỀ FPGA VÀ NGÔN NGỮ VHDL TRƯỜNG ………………… KHOA……………………… ----- ----- BÁO CÁO TỐT NGHIỆP Đề tài: TỔNG QUAN VỀ FPGA VÀ NGÔN NGỮ VHDL MỤC LỤC Mở đầu ................................ ................................ ................................ ............................. 1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ FPGA VÀ NGÔN NGỮ VHDL ................................ . 2 1.1. Giới thiệu về FPGA. ................................ ................................ ......................... 2 1.2. Kiến trúc chung của một FPGA ............................................................................. 3 1.3. Ngôn ngữ phần cứng HDL................................. ................................ ............... 5 CHƯƠNG 2 CÁC CÔNG CỤ THIẾT KẾ ................................ ................................ .. 14 2.1. Những đặc điểm cơ bản của XtremeDSP Development Kit-IV ........................ 14 2.2. Các phần mềm chuyên dụng................................................................................. 23 2.3. Quy trình thiết kế tổng quát .................................................................................. 29 CHƯƠNG 3 GIỚI THIỆU MÔ HÌNH SOFTWARE DEFINED RADIO CHO HỆ ĐO THỬ KÊNH MIMO ................................ ................................ ............................... 32 3.1. Khái niệm MIMO ................................ ................................ ........................... 32 3.2. Lịch sử phát triển hệ MIMO................................................................................. 33 3.3. Những ưu điểm của hệ MIMO ............................................................................. 33 3.4. Mô hình Software Defined Radio cho h ệ đo thử kênh MIMO .......................... 37 CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM …………………………………………….40 4.1. Cơ sở lý thuyết………………………………………………………………………40 4.2. Mô hình thiết kế…………………………………………………………….………41 4.3. Kết quả mô phỏng trên MATLAB……………………………………………. 43 4.4. Kết quả thực nghiệm trên FPGA .......................................................................... 46 Kết luận ................................ ................................ ................................ ............................ Tài liệu tham khảo ................................ .......................... Error! Bookmark not defined. Mở đầu Hiện nay Thông tin vô tuyến là một ngành phát triển rất mạnh mẽ , các công nghệ sử dụng trong thông tin vô tuyến ngày càng được đổi mới nhằm nâng cao tính hiệu quả trong điều chế, giải điều chế và truyền thông tin. Tuy nhiên công nghệ phát triển càng cao thì lại càng đặt ra những khó khăn trong vấn đề thực nghiệm cho các sinh viên trong các trường Đại học. Các yêu cầu về phần cứng đôi khi lại trở thành những thử thách vô cùng phức tạp trong việc đưa các mô hình thiết kế vào thực tế. Vì vậy FPGA ra đời như một giải pháp cung cấp môi trường làm việc hiệu quả cho các ứng dụng thực tế. Tính linh động cao trong quá trình thiết kế cho phép FPGA giải quyết những b ài toán phức tạp mà trước kia chỉ thực hiện nhờ phần mềm máy tính . Ngoài ra, nhờ mật độ cổng logic cao, FPGA được ứng dụng cho những bài toán đòi hỏi khối lượng tính toán lớn và dùng trong các hệ thống làm việc theo thời gian thực. Trong số các hãng sản xuất FPGA, Xilinx là một trong các hãng đi đầu trong việc sản xuất chip, không chỉ bởi các công cụ hỗ trợ thiết kế hoàn thiện mà còn cho phép người dùng có khả năng can thiệp sâu vào hệ thống, trong đó phải kể tới các chip dòng Virtex-sản phẩm mới nhất của Xilinx trong những năm gần đây. Qua quá trình tìm hiểu, nhóm nghiên cứu đã thực hiện được một số các ứng dụng trên FPGA nhằm hướng tới việc sử dụng FPGA như một công cụ để giải quyết b ài toán đo kênh MIMO. Đây là vấn đề thu hút được rất nhiều sự quan tâm của các nh à nghiên cứu trong lĩnh vực truyền thông vô tuyến. Để phục vụ cho mục đich n ày, trong nội dung bài luận văn dưới đây, em sẽ trình bày về việc sử dụng FPGA để thiết kế mô h ình Software Defined Radio cho h ệ đo thử kênh MIMO. CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ FPGA VÀ NGÔN NGỮ VHDL 1.1. Giới thiệu về FPGA FPGA là viết tắt của Field Programmable Gate Array, là vi mạch dùng cấu trúc mảng phần tử logic mà người dùng có thể lập trình được, có thể thực hiện các tính năng logic thông qua máy tính của mình với giá rẻ, và có thể xóa đi viết lại nhiều lần. Xilinx là công ty đầu tiên bán ra FPGA và luôn chiếm thị phần lớn nhất. Ngoài ra còn có Alterna, Lattice, Actel, QuickLogic. Nhiều nhà sản xuất hiện đang cung cấp rất nhiều cấu trúc và phương pháp xử lý khác nhau. Vì vậy, việc chọn một cấu trúc và một phương pháp xử lý để có thể đáp ứng được các yêu cầu về chức năng và độ ổn định, đối với một hệ thống trong thực tế là vấn đề mang tính quyết định. Thiết bị logic lập trình được được phát minh lần đầu vào cuối thập kỷ 1970 và ngay lập tức đã trở lên phổ biến trong ngành công nghiệp bán dẫn. Ngoài khả năng lập trình đa dạng, công nghệ này còn có thời gian sản xuất nhỏ nên có khả năng cạnh tranh thương mại rất lớn. Hơn nữa, việc thiết kế với nó khá dễ dàng và nó có khả năng lập trình lại nhiều lần. FPGA được thiết kế đầu tiêm bởi Ross Freeman, người sáng lập công ty Xilinx vào năm 1984, kiến trúc mới của FPGA cho phép tính hợp số lượng tương đối lớn các phần tử bán dẫn vào 1 vi mạch so với kiến trúc trước đó là CPLD (Complex Programmable Logic Device).Điểm tương đồng của CPLD và FPGA là ở chỗ chúng đều bao gồm một số lượng tương đối lớn các phần tử logic khả trình. Tuy nhiên mật độ tích hợp thì khác nhau, mật độ cổng logic của CPLD nằm trong khoảng từ vài nghìn đến hàng chục nghìn, trong khi với FPGA thì mật độ tích hợp cỡ hàng chục nghìn cho đến ...