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

Sơ đồ khối, sơ đồ chân.Thiết kế mức cổng logic.Viết RTL (Register Transfer Level) codeFPGA Class3Tổng 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
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hướng dẫn thiết kế số sử dụng ngôn ngữ Verilog-HDL trên FPGA: Bài 1hoangquang.dientu@gmail.comNhận hướng dẫn thiết kế số sửdụng ngôn ngữ Verilog-HDLtrên FPGA BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ SỐ TRÊN FPGA (FIELD-FROGRAMMABLE GATE ARRAY) FPGA Class 30/05/2013 1Nội 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 3Luồng 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 4Miền thiết kếSilicon Circuit Gate(Physical) FPGA Class 30/05/2013 5Thiết kế trên FPGA và thiết kếASIC (Appication_Specific Integrated Circuit) ASIC FPGANgôn ngữ Verilog, VHDL Verilog, VHDLSản phẩm cuối cùng Chip chuyên dụng Code nhúmThời gian thực hiện Lâu Nhanh hơnChi phí ban đầu Cao Thấp hơnCác 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 6Các 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 7Ngôn 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 8Spartan3E 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 9DE2 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 10DE1 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 11Cấu tạo chip FPGA (1) FPGA C ...