Bài giảng hệ nhúng chương 6 phạm văn thuận

Nội dung chương Chương 6: Giới thiệu công nghệ 6.1 Công nghệ FPGA 6.2 Công nghệ FPAA 6.3 Công nghệ PSOC 346 Hệ nhúng 6.1 Công nghệ FPGA  FPGA: công nghệ thiết kế IC số chuyên dụng (ASIC – Application Specific IC): vi điều khiển, IC xử lý tín hiệu số, IC điều khiển LCD…  FPGA (Field Programmable Gate Arrays): • Chip FPGA chip “trắng”, bên gồm mảng cổng logic phần tử nhớ (flip-flop, AND, OR, XOR, NOT) • Các cổng liên kết với để tạo thành IC chun dụng • Cho phép lập trình (sử dụng ngôn ngữ mô tả phần cứng – HDL) để tạo cấu hình, liên kết, kết nối cổng chip FPGA 347 Hệ nhúng Trước có cơng nghệ FPGA Thiết kế mạch thực thi hàm logic -Mỗi mạch cần thiết kế bao gồm cổng logic flipflops -Sử dụng phương pháp tối giản hóa để đơn giản mạch thực thi Chỉ phù hợp cho thiết kế nhỏ 348 Hệ nhúng Trước có cơng nghệ FPGA Thiết kế theo sơ đồ nguyên lý -Cải tiến cho phương pháp thiết kế sử dụng hàm logic -Ngoài cổng logic, flip-flops, cho phép sử dụng thêm mơđun có sẵn -Giao diện đồ họa Không khả thi cho thiết kế lớn 349 Hệ nhúng Ưu, nhược điểm phương pháp cũ Ưu điểm:  Dễ áp dụng Nhược điểm thiết kế  Qua thiết kế cho thấy kết nối vật lý mạch mà không cho thấy chức mạch  Gặp khó khăn thiết kế mạch phức tạp Hệ nhúng Khi có FPGA HDL HDL (Hardware Design Language): ngôn ngữ thiết kế phần cứng Cho phép thiết kế mạch phức tạp Đọc thiết kế thấy chức mạch dễ dàng Hệ nhúng Các bước thiết kế IC số sử dụng FPGA & VHDL  Bước 1: Viết mã VHDL (Register Transfer Level)  Bước 2: Tổng hợp • Biên dịch mã VHDL thành Netlist • Tối ưu Netlist (về tốc độ/diện tích) – mơ thiết kế  Bước 3: Xếp chỗ nối dây • Dùng phần mềm tạo layout cho chip PLD/FPGA mặt nạ cho ASIC Hệ nhúng 352 Quy trình thiết kế Viết mã HDL Tổng hợp Mô chức Gán chân Phân tích mơ thời gian Chuyển thiết kế lên chip thật Hệ nhúng Thiết kế sử dụng ngôn ngữ VHDL 354 Hệ nhúng 6.2 Công nghệ FPAA  FPAA: công nghệ thiết kế IC tương tự chuyên dụng (ASIC – Application Specific IC): lọc, khuếch đại, thu thập số liệu …  FPAA (Field Programmable Analog Arrays): • FPAA bao gồm số khối CAB (Configurable Analog Block), CAB bao gồm khuyêch đại thuật toán, mảng tụ lập trình mảng điện trở lập trình hệ thống chuyển mạch • Các phần tử liên kết với để tạo thành IC tương tự chuyên dụng • Cho phép lập trình (sử dụng ngơn ngữ mơ tả phần cứng AMSVHDL - Analog Mixed Signal VHDL) để tạo cấu hình dây, liên kết, kết nối phần tử chip FPAA 355 Hệ nhúng Cấu tạo chip FPAA Bên chip FPAA 356 Hệ nhúng Cấu tạo CAB Bên khối CAB Hệ nhúng 357 Thiết kế IC tương tự sử dụng schematic Thiết kế phần mềm Anadigm Designer 358 Hệ nhúng Thiết kế sử dụng ngôn ngữ AMS-VHDL 359 Hệ nhúng 6.3 Công nghệ PSOC  PSoC (Programmable System On Chip): hệ thống khả trình chip  Cho phép thay đổi cấu hình chip cách thay đổi chức cho khối tài nguyên có sẵn chip  Cho phép kết nối mềm dẻo khối chức với khối chức cổng vào  Cho phép tạo vi điều khiển có cấu hình sơ đồ chân theo yêu cầu 360 Hệ nhúng Cấu tạo chip PSoC  Các khối ngoại vi số tương tự lập trình  Một vi xử lý + nhớ chương trình (EEPROM) + nhớ RAM  Chip PSoC phổ biến hãng Cypress 361 Hệ nhúng 362 Hệ nhúng Cấu tạo chip PSoC CY8C27xx  Bộ vi xử lý kiến trúc Harvard • Tần số tối đa 24Mhz  Ngoại vi (có thể sử dụng độc lập kết hợp) • Ngoại vi tương tự ADC (có thể lên tới 14bit) DAC (có thể lên tới bit) Bộ khuếch đại lập trình Bộ lọc so sánh lập trình • Ngoại vi số 363 Hệ nhúng Cấu tạo chip PSoC CY8C27xx  Ngoại vi số: • • • • • • Bộ đếm, định thời Khối điều chế độ rộng xung UART SPI I2C … 364 Hệ nhúng Môi trường phát triển  Công cụ PSoC Designer: giao diện kéo thả trực quan  Chip PSoC hãng Cypress  Mạch nạp chuyên dụng 365 Hệ nhúng PSoC Designer 366 Hệ nhúng Thảo luận 367 Hệ nhúng ... yêu cầu 360 Hệ nhúng Cấu tạo chip PSoC  Các khối ngoại vi số tương tự lập trình  Một vi xử lý + nhớ chương trình (EEPROM) + nhớ RAM  Chip PSoC phổ biến hãng Cypress 361 Hệ nhúng 362 Hệ nhúng. .. kéo thả trực quan  Chip PSoC hãng Cypress  Mạch nạp chuyên dụng 365 Hệ nhúng PSoC Designer 366 Hệ nhúng Thảo luận 367 Hệ nhúng ... FPAA 355 Hệ nhúng Cấu tạo chip FPAA Bên chip FPAA 3 56 Hệ nhúng Cấu tạo CAB Bên khối CAB Hệ nhúng 357 Thiết kế IC tương tự sử dụng schematic Thiết kế phần mềm Anadigm Designer 358 Hệ nhúng Thiết