Lập trình sử dụng công nghệ FPGA và CPLD - Thiết kế thiết bị điện tử

Tài liệu Thiết kế thiết bị điện tử lập trình sử dụng công nghệ FPGA và CPLD gồm 4 chương chính: Chương 1. Giới thiệu tổng quan tổ chức phần cứng của ASIC; Chương 2. Giải pháp và tổ chức phần mềm đảm bảo; Chương 3. Ngôn ngữ lập trình VHDL; Chương 4. Thiết kế ứng dụng cơ bản. Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung Tài liệu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Lập trình sử dụng công nghệ FPGA và CPLD - Thiết kế thiết bị điện tử 1 Lêi giíi thiÖu Khai th¸c, nghiªn cøu c¬ b¶n c«ng nghÖ míi lµ b−íc kh«ng thÓthiÕu trong viÖc c¶i tiÕn, n©ng cao, còng nh− chÕ t¹o míi c¸c trangthiÕt bÞ qu©n sù vµ d©n sù nh»m ®¸p øng viÖc hiÖn ®¹i ho¸ c«ngnghiÖp ho¸ cña ®Êt n−íc. Cïng víi sù ph¸t triÓn v−ît bËc cñanghµnh c«ng nghÖ th«ng tin, c¸c c«ng nghÖ míi vÒ c¸c m¹ch tÝchhîp vi ®iÖn tö, c¸c m¹ch tæ hîp logic lËp tr×nh ®−îc ra ®êi ®· lµmcho c¸c s¶n phÈm qu©n sù còng nh− d©n sù ngµy cµng hoµn thiÖn vµ−u viÖt h¬n. §Ó tiÕn mét b−íc xa h¬n trong viÖc c¶i tiÕn, chÕ t¹o khÝtµi qu©n sù nh»m ®¸p øng chiÕn tranh ®iÖn tö hiÖn ®¹i víi tèc ®é xölý cùc kú cao, ®ßi hái ph¶i cã c«ng nghÖ tiªn tiÕn phï hîp víi t×nhh×nh chung cña thÕ giíi. Trªn c¬ së ph¸t triÓn tõ c¸c chÝp PLA, hiÖn nay c«ng nghÖ na n«®· ®−îc ®−a vµo ®Ó chÕ t¹o c¸c m¹ch tÝch hîp lËp tr×nh ®−îc FPGAvµ CPLD, nã ®· lµm cho m¹ch tÝch hîp logic lªn ®Õn hµng chôctriÖu cæng, tèc ®é ®ång hå lªn ®Õn 500 MHz. øng dông c«ng nghÖmíi vµo trong thiÕt kÕ chÕ t¹o c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö lËp tr×nh PLIC lµmét b−íc cÇn thiÕt cho t−¬ng lai víi mét n−íc ®ang ph¸t triÓn nh−ViÖt Nam. §Ó ®¸p øng ®−îc tÝnh b¶o mËt trong qu©n sù còng nh−tÝnh ph¶n øng nhanh trong chiÕn tranh hiÖn ®¹i cïng víi nhu cÇuchuyªn dông ho¸, tèi −u ho¸ (thêi gian, kh«ng gian, gi¸ thµnh…),tÝnh chñ ®éng trong c«ng viÖc... ngµy cµng ®ßi hái kh¾t khe. ViÖc®−a ra c«ng nghÖ míi trong lÜnh vùc chÕ t¹o m¹ch ®iÖn tö ®Ó ®¸pøng nh÷ng yªu cÇu trªn lµ hoµn toµn cÊp thiÕt mang tÝnh thùc tÕ cao. 2C«ng nghÖ FPGA (Field Programmable Gate Array) vµ CPLD(Complex Programmable Logic Device) ®· ®−îc c¸c h·ng lín tËptrung nghiªn cøu vµ chÕ t¹o, ®iÓn h×nh lµ Xilinx vµ Altera. §Ó lµmchñ c«ng nghÖ míi vµ tæ chøc thiÕt kÕ s¶n xuÊt c«ng nghÖ FPGAcña Xilinx cho phÐp chóng ta tù thiÕt kÕ nh÷ng vi m¹ch riªng, nh÷ngbé xö lý sè riªng dµnh cho øng dông cña chóng ta. §Æc biÖt tronglÜnh vùc xö lý tÝn hiÖu sè, c¸c m¹ch tÝch hîp dïng ®Ó nhËn d¹ng ©mthanh, h×nh ¶nh, c¶m biÕn ... víi tÝnh mÒm dÎo cao vµ gi¸ thµnhthÊp. MÆc dï c«ng nghÖ FPGA ®· xuÊt hiÖn tõ n¨m 1985, xong ®èivíi n−íc ta th× nã vÉn cßn rÊt míi. Do vËy t×m hiÓu, lµm chñ vÒ c«ngnghÖ FPGA lµ viÖc lµm hoµn toµn cÇn thiÕt. Nã kh«ng chØ cã ýnghÜa ®èi víi c¸c lÜnh vùc §iÖn tö - ViÔn th«ng, c«ng nghÖ th«ngtin... mµ nã cã ý nghÜa ®Æc biÖt quan träng trong lÜnh vùc an ninhquèc phßng. XuÊt ph¸t tõ thùc tÕ ®ßi hái cÊp b¸ch ®ã, bé m«n Tù ®éng vµKü thuËt tÝnh – Khoa Kü thuËt ®iÒu khiÓn – Häc ViÖn Kü thuËt qu©nsù ®· cho xuÊt b¶n cuèn s¸ch “ThiÕt kÕ thiÕt bÞ ®iÖn tö lËp tr×nh södông c«ng nghÖ FPGA vµ CPLD”, tµi liÖu nµy n»m trong lo¹t c¸c tµiliÖu ®· ®−îc bé m«n Ên hµnh, bao gåm CÊu tróc m¸y tÝnh, Cêu trócvµ lËp tr×nh cho c¸c hÖ xö lý tÝn hiÖu sè, cÊu tróc vµ lËp tr×nh hÖ vi®iÒu khiÓn. Tµi liÖu giíi thiÖu ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ CPLD, FPGA còng nh−ng«n ng÷ lËp tr×nh, tõ ®ã ®i s©u nghiªn cøu c¸c gi¶i ph¸p cã liªnquan còng nh− c¸c c«ng cô hç trî thiÕt kÕ, sau ®ã ¸p dông ®Ó thiÕt 3kÕ, tÝch hîp vµo lo¹i CPLD vµ FPGA cô thÓ . Tµi liÖu ®−îc chiathµnh 4 ch−¬ng: - Ch−¬ng 1: Giíi thiÖu tæng quan tæ chøc phÇn cøng cñaASIC. Giíi thiÖu tæng quan tæ chøc c¸c hä thiÕt bÞ còng nh− cÊutróc cña chóng (tµi liÖu giíi thiÖu cÊu tróc ASIC cña h·ng Xilinx). - Ch−¬ng 2: Gi¶i ph¸p vµ tæ chøc phÇn mÒm ®¶m b¶o. GiíithiÖu c¸c phÇn mÒm hç trî thiÕt kÕ, ng«n ng÷ lËp tr×nh. - Ch−¬ng 3: Ng«n ng÷ lËp tr×nh VHDL - Ch−¬ng 4: ThiÕt kÕ øng dông c¬ b¶n. Ch−¬ng nµy ®−îc thùchiÖn víi viÖc tÝch hîp c¸c m¹ch ®iÖn tö trªn c¬ së sö dông ng«n ng÷VHDL, ®Ó thiÕt kÕ bé ®iÒu khiÓn ®éng c¬ b−íc trªn hai hä thiÕt bÞCPLD vµ FPGA. Cuèn s¸ch ®−îc dïng lµm gi¸o tr×nh gi¶ng d¹y bËc ®¹i häc vµsau ®¹i häc chuyªn ngµnh ®iÖn, ®iÖn tö hoÆc lµm tµi liÖu tham kh¶ocho c¸c nghiªn cøu sinh vµ cho nh÷ng ai quan t©m ®Õn cÊu tróc vµlËp tr×nh ASIC. Cuèn s¸ch ®−îc biªn so¹n bëi PGS. TS. NguyÔn T¨ngC−êng vµ TS. Phan Quèc Th¾ng, ThS. Ph¹m TuÊn H¶i, KS Lª TrängNghÜa, do PGS. TS. NguyÔn T¨ng C−êng chñ biªn. Nh©n dÞp nµy, tËp thÓ t¸c gi¶ xin bµy tá lêi c¸m ¬n ch©n thµnhnhÊt ®Õn nh÷ng ng−êi ®· cã nhiÒu ®ãng gãp trong qu¸ tr×nh hoµnthµnh tµi liÖu, ®Õn c¸c anh chÞ em Bé m«n Tù ®éng vµ Kü thuËt tÝnhthuéc Khoa Kü thuËt §iÒu khiÓn, Häc viÖn Kü thuËt Qu©n sù, ®ÆcbiÖt ph¶i kÓ ®Õn sù hç trî hiÖu qu¶ cña TS. §ç §×nh NghÜa. Do kinh nghiÖm vµ thêi gian h¹n chÕ, tµi liÖu nµy ch¾c ch¾nkh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt. RÊt mong nhËn ®−îc c¸c ýkiÕn ®ãng gãp vµ x©y dùng cña b¹n ®äc gÇn xa. ý kiÕn ®ãng gãp xin 4göi vÒ ®Þa chØ: Bé m«n Tù ®éng vµ Kü thuËt tÝnh, Khoa Kü thuËt§iÒu khiÓn, Häc viÖn Kü thuËt Qu©n sù, 100 Hoµng Quèc ViÖt, Hµnéi; §iÖn tho¹i (04)7542281, email: tcuong@hn.vnn.vn. Hµ Néi, Ngµy 1 th¸ng 1 ...