Tổng quan về FPGA

2,248 views
2,138 views

Published on

Published in: Technology, Design
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
2,248
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
1
Actions
Shares
0
Downloads
84
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Tổng quan về FPGA

  1. 1. 30/01/2015FPGA Class 1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ SỐ TRÊN FPGA (FIELD-FROGRAMMABLE GATE ARRAY) BÀI 1:
  2. 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) 30/01/2015FPGA Class 2
  3. 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 30/01/2015FPGA Class 3  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
  4. 4. Luồng thiết kế cơ bản 30/01/2015FPGA Class 4  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
  5. 5. Miền thiết kế 30/01/2015FPGA Class 5 Circuit Gate Silicon (Physical)
  6. 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. 30/01/2015FPGA Class 6
  7. 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. 30/01/2015FPGA Class 7
  8. 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) 30/01/2015FPGA Class 8
  9. 9. Spartan3E Start KIT (Xilinx) 30/01/2015FPGA Class 9  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
  10. 10. DE2 Altera Board (TerAsic) 30/01/2015FPGA Class 10  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
  11. 11. DE1 Altera Board (TerAsic) 30/01/2015FPGA Class 11  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. 12. Cấu tạo chip FPGA (1) 30/01/2015FPGA Class 12
  13. 13. Cấu tạo chip FPGA (2) 30/01/2015FPGA Class 13
  14. 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. 30/01/2015FPGA Class 14
  15. 15. Sơ đồ khối và sơ đồ tín hiệu 30/01/2015FPGA Class 15 Phân tích khối Phân tích tín hiệu Phân tích khối COUNTER_9
  16. 16. MẠch chi tiết COUNTER_9 30/01/2015FPGA Class 16 Phân tích thiết kế mức thấp
  17. 17. Biên dịch với Quartus 9.0 30/01/2015FPGA Class 17 Kết nối sau khi tổng hợp thành công Xem trực tiếp trên phần mềm Quartus 9.0
  18. 18. Mô phỏng với ModelSim 6.4  Xem trực tiếp trên ModelSim 6.4 30/01/2015FPGA Class 18
  19. 19. 30/01/2015FPGA Class 19 KẾT THÚC BÀI 1

×