TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ SỐ TRÊN FPGA

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...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ SỐ TRÊN FPGABÀI 1:TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ SỐTRÊN FPGA(FIELD-FROGRAMMABLE GATE ARRAY)FPGA Class 11/23/12 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 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 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 11/23/12 4Miền thiết kếSilicon Circuit Gate(Physical)FPGA Class 11/23/12 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 Nhanh hơn LâuChi phí ban đầu Thấp hơn CaoCác 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 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 11/23/12 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 11/23/12 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 serialFPGA Class 11/23/12 9 portDE2 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 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 memory11/23/12 card slotFPGA Class 11 •Cấu tạ ...