tổng quan về fpga
TRANSCRIPT
12/04/2023FPGA Class 1
TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ SỐ TRÊN FPGA(FIELD-FROGRAMMABLE GATE ARRAY)
BÀI 1:
12/04/2023FPGA Class 2
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)
12/04/2023FPGA Class 3
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
12/04/2023FPGA Class 4
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
12/04/2023FPGA Class 5
Miền thiết kế
Circuit GateSilicon
(Physical)
12/04/2023FPGA Class 6
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 Lâu Nhanh hơn
Chi phí ban đầu Cao Thấp hơn
Các điểm khác Tái sử dụng và nâng cấp dễ dàng. Đơn giản là sửa code và nạp lại.
Code được tổng hợp và tối ưu chuyên biệt cho thiết kế.
Code được tổng hợp và tối ưu dựa trên cấu trúc của FPGA.
12/04/2023FPGA Class 7
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.
12/04/2023FPGA Class 8
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)
12/04/2023FPGA Class 9
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 port 16 character - 2 Line LCD
12/04/2023FPGA Class 10
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 Audio CODEC• PS/2 mouse or keyboard port• RS232• TV Decoder (NTSC/PAL)• 16 x 2 LCD Module• SD Card Socket
12/04/2023FPGA Class 11
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 memory card slot• Four 7-segment displays• 10 toggle switches, 10 red LEDs, 8
green LEDs.
12/04/2023FPGA Class 12
Cấu tạo chip FPGA (1)
12/04/2023FPGA Class 13
Cấu tạo chip FPGA (2)
12/04/2023FPGA Class 14
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.
12/04/2023FPGA Class 15
Sơ đồ khối và sơ đồ tín hiệu
Phân tích khối
Phân tích tín hiệu
Phân tích khối COUNTER_9
12/04/2023FPGA Class 16
MẠch chi tiết COUNTER_9
Phân tích thiết kế mức thấp
12/04/2023FPGA Class 17
Biên dịch với Quartus 9.0
Kết nối sau khi tổng hợp thành công
Xem trực tiếp trên phần mềm Quartus 9.0
12/04/2023FPGA Class 18
Mô phỏng với ModelSim 6.4
Xem trực tiếp trên ModelSim 6.4
12/04/2023FPGA Class 19
KẾT THÚC BÀI 1