ĐỒ án FPGA KIT DE2

Kho tài liệu miễn phí diễn đàn Ketnooi.com BÁO CÁO TIẾN TRÌNH ĐỒ ÁN GIỮA KÌ MỤC LỤC : Giới thiệu Trang bìa Phiếu giao đề tài đồ án Bản nhận xét giáo viên hướng dẫn Bản nhận xét giáo viên phản biện Lời cảm ơn Muc lục Phần I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 1: Dẫn nhập 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Chương : Tìm hiểu FPGA & kit DE2 2.1 FPGA 2.1.1 FPGA ? 2.1.2 Lịch sữ FPGA 2.1.3 Kiến trúc FPGA 3.1.1.1 Khối logic 3.1.1.2 Hệ thống mạch liên kết 3.1.1.3 Các phần tử tích hợp sẵn 3.1.4 Ứng dụng 3.1.5 Ý nghĩa vai trò FPGA 4.2 Kit DE2 4.2.1 Giới thiệu 4.2.2 Thành phần 4.2.3 Một vài ứng dụng Chương 3: Giới thiệu quartus II 3.1 Các bước thực thiết kế SV: NGUYỄN MINH DUY Kho tài liệu miễn phí diễn đàn Ketnooi.com 3.2 3.3 Giới thiệu Cách nạp chương trình cho Quartus II 3.3.1 Tạo project 3.3.2 Viết chương trình biên dịch 3.3.3 Tạo file mơ mơ 3.3.4 Cấu hình chân nạp lên board Chương 4: Giới thiệu VERILOG 4.1 4.2 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 Verilog ? Các cổng Verilog Các dạng liệu Tốn tử, tốn hạng Module Khn mẫu hành vi Khối always khối initial Chức linh kiện Phần II: THIẾT KẾ Phần III: KẾT LUẬN SV: NGUYỄN MINH DUY Kho tài liệu miễn phí diễn đàn Ketnooi.com DANH SÁCH HÌNH Hình 3.1 Kiến trúc tổng quan FPGA Hình 3.2 Khối logic FPGA Hình 3.3 Board DE2 Hình 3.4 Thơng tin chi tiết board DE2 Hình 3.5 TV board Hình 3.6 Chương trình vẽ (paintbrush) Hình 3.7 Máy hát karaoke máy chơi nhạc từ card SD Hình 4.1 Quy trình thiết kế CAD thơng dụng Hình 4.2 Hộp hội thoại tạo project Hình 4.3 Hộp thoại lựa chọn chip Hình 4.4 Lựa chọn loại file cần tạo Hình 4.5 Biên dịch chương trình Hình 4.6 Cửa sổ chọn tín hiệu vào đưa vào dạng sóng mơ Hình 4.7 Thiết lập giá trị cho tín hiệu Hình 4.8 Dạng sóng kiểm tra trước mơ Hình 4.9 Chọn chế độ mơ chức cho trình mơ Hình 4.10 Dạng sóng mơ chức Hình 4.12 Danh sách chân gán Hình 4.13 Giao diện trình nạp cấu hình FPGA Hình 5.1 Sơ đồ mạch giải mã Hình 5.2 Mạch giải mã sang Hình 5.3 IC74LS138 Hình 5.4 Mạch giải mã dùng IC74LS138 Hình 5.5 Các dạng sóng vào mạch giải mã sang Hình 5.6 Sơ đồ chọn kênh Hình 5.7 Mạch chọn kênh ngõ vào Hình 5.8 Mạch chọn kênh ngõ vào Hình 5.9 Mạch chọn kênh dùng IC74LS151 Hình 5.10 Các dạng sóng mạch chọn kênh vào Hình 5.11 Mạch cộng bán phần Hình 5.12 Mạch cộng tồn phần Hình 5.13 IC cộng tồn phần Hình 5.14 Mạch cộng nhìn trước số nhớ Hình 5.15 Mạch cộng BCD Hình 5.16 Các dạng sóng mạch cộng bán phần SV: NGUYỄN MINH DUY Kho tài liệu miễn phí diễn đàn Ketnooi.com Hình 5.17 Mơ hình đếm lên Hình 5.18 Mơ hình đếm xuống Hình 5.19 Bộ đếm lên nhị phân bit dùng JK-FF Hình 5.20 Các dạng sóng ngõ vào mạch đếm Hình 6.1 Sơ đồ khối máy tính cổ điển Hình 6.2 Sơ đồ khối vi xử lý Hình 6.3 Sơ đồ khối hệ vi xử lý Hình 6.4 Các tín hiệu μP Hình 6.5 Định bus Hình 6.6 Giao tiếp bus Hình 6.7 Giải mã địa dùng 74LS138 Hình 6.8 74LS138 mắc cascaded (liên tầng) Hình 6.9 Giải mã dùng so sánh Hình 6.10 Định đọc nhớ Hình 6.11 Định ghi nhớ SV: NGUYỄN MINH DUY Kho tài liệu miễn phí diễn đàn Ketnooi.com PHẦN I CƠ SỞ LÝ THUYẾT Phần I CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT DẪN NHẬP 1.1 Lý chọn đề tài Gần kỹ qua với phát triển khơng ngừng khoa học kỹ thuật Lĩnh vực điện tử có tiến vượt bậc góp phần khơng nhỏ vào phục vụ mặt đời sống cơng nghiệp dân dụng Sự phát triển cơng nghệ mạch tích hợp (chế tạo IC) với đời kỹ thuật số làm tăng tầm ảnh hưởng kỹ thuật điện tử Năm 1971 với đời vi xử lý, làm cho kỹ thuật số phát triển nhảy vọt đồng thời ứng dụng sống ngày đa dạng Sự đời vi mạch lập trình vi điều khiển, vi xử lý, vi mạch số lập trình…đã tạo bước ngoặc lĩnh vực xử lý, điều khiển Chúng làm cho lĩnh vực xử lý, điều khiểm trở nên tự động hóa ngày đại Trong cơng nghiệp, thiết bị điều khiểm khí thơ sơ có độ xác an tồn thiết bị điều khiển tự động với độ xác cao hơn, an tồn Nhờ suất lao động khơng ngừng nâng cao Trong đời sống ngày, vi xử lý ứng dụng nhiều vào thiết bị dân dụng máy SV: NGUYỄN MINH DUY Kho tài liệu miễn phí diễn đàn Ketnooi.com tính, ti vi, máy điều hòa nhiệt độ, lò vi ba… qua làm cho thiết bị trở nên đa chức hơn, dễ dàng sữ dụng hơn, tiện nghi Với ứng dụng rộng rãi trên, thiết nghĩ việc tìm hiểu vi xử lý, vi điều khiển ứng dụng cần thiết Trong khn khổ hạn hẹp đề tài, kiến thức khả năng, tơi tìm hiểu ứng dụng nhỏ vi xử lý thiết kế vi xử lý đơn giản 1.2 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.2.1 Ý nghĩa khoa học Qua đề tài tơi nắm vấn đề sau: - Hiểu phần cơng việc thiết kế hệ thống số - Nắm cách thiết kế hệ tống số với Altera FPGA - Hiểu thêm kit DE2 Altera 1.4.1 Ý nghĩa thực tiễn Bộ xử lý có khả thực dẫn sữ dụng nhớ thiết bị máy tính 1.5 Tình hình nghiên cứu Hiện thực tế vi xử lý nhiều người qua tâm thiết kế Đặc biệt thiết kế sữ dụng cho CPU máy tính 1.6 Phương pháp nghiên cứu Sữ dụng phương pháp phương tiện nghiên cứu để thu thập tài liệu đề tài xác định Dữ liệu thu thập chất liệu để xây dựng nên đề tài SV: NGUYỄN MINH DUY Kho tài liệu miễn phí diễn đàn Ketnooi.com Điều cần thiết thu thập tài liệu cách đầy đủ, xác phù hợp với đề tài thực Ở tơi sữ dụng phương pháp tham khảo tài liệu chủ yếu Việc tham khảo tài liệu nhằm gom góp lại kiến thức cần thiết Sau tài liệu phải chọn lọc kỹ sở kế thừa tảng đồng thời cần khắc phục mặt hạn chế Đa phần tài liệu tham khảo sách chun nghành luận văn tốt nghiệp khóa trước Việc xây dựng đề tài thực theo cấu trúc luận văn nhà trường quy định nhằm đảm bảo tính sư phạm phù hợp với kế hoạch đào tạo nhà trường CHƯƠNG TÌM HIỂU VỀ FPGA & KIT DE2 2.1 FPGA 2.2.2 FPGA ? SV: NGUYỄN MINH DUY Kho tài liệu miễn phí diễn đàn Ketnooi.com FPGA viết tắt thuật ngữ tiếng anh “Field programmable Gate Array”, vi mạch dùng cấu trúc mảng phần tử logic mà người dùng lập trình Vi mạch FPGA cấu thành từ phận:  Các khối logic lập trình (logic block)  Hệ thống mạch liên kết lập trình  Khối vào/ra (IO Pads)  Phần tử thiết kế sẵn khác DSP slice, RAM, ROM, nhân vi xử lý FPGA xem loại vi mạch bán dẫn chun dụng ASIC, so sánh FPGA với ASIC đặc chế hồn tồn hay ASIC thiết kế thư viện logic FPGA khơng đạt đựợc mức độ tối ưu loại này, hạn chế khả thực tác vụ đặc biệt phức tạp, FPGA ưu việt chỗ tái cấu trúc lại sử dụng, cơng đoạn thiết kế đơn giản chi phí giảm, rút ngắn thời gian đưa sản phẩm vào sử dụng Còn so sánh với dạng vi mạch bán dẫn lập trình dùng cấu trúc mảng phần tử logic PLA, PAL, CPLD FPGA ưu việt điểm: tác vụ tái lập trình FPGA thực đơn giản hơn; khả lập trình linh động hơn; khác biệt quan trọng kiến trúc FPGA cho phép có khả chứa khối lượng lớn cổng logic (logic gate), so với vi mạch bán dẫn lập trình có trước Thiết kế hay lập trình cho FPGA thực chủ yếu ngơn ngữ mơ tả phần cứng HDL VHDL, Verilog, AHDL, hãng sản xuất FPGA lớn Xilinx, Altera thường cung cấp gói phần mềm thiết bị phụ trợ cho q trình thiết kế, có số hãng thứ ba cung cấp gói phần mềm kiểu Synopsys, Synplify Các gói phần mềm có khả thực tất SV: NGUYỄN MINH DUY Kho tài liệu miễn phí diễn đàn Ketnooi.com bước tồn quy trình thiết kế IC chuẩn với đầu vào mã thiết kế HDL (còn gọi mã RTL) 2.2.3 Lịch sữ FPGA FPGA thiết kế Ross Freeman, người sáng lập cơng ty Xilinx vào năm 1984, kiến trúc FPGA cho phép tích hợp số lượng tương đối lớn phần tử bán dẫn vào vi mạch so với kiến trúc trước CPLD FPGA có khả chứa tới từ 100.000 đến hàng vài tỷ cổng logic, CPLD chứa từ 10.000 đến 100.000 cổng logic; số PAL, PLA thấp đạt vài nghìn đến 10.000 CPLD cấu trúc từ số lượng định khối SPLD (Simple programable devices, thuật ngữ chung PAL, PLA) SPLD thường mảng logic AND/OR lập trình có kích thước xác định chứa số lượng hạn chế phần tử nhớ đồng (clocked register) Cấu trúc hạn chế khả thực hàm phức tạp thơng thường hiệu suất làm việc vi mạch phụ thuộc vào cấu trúc cụ thể vi mạch vào u cầu tốn Kiến trúc FPGA kiến trúc mảng khối logic, khối logic, nhỏ nhiều đem so sánh với khối SPLD, ưu điểm giúp FPGA chứa nhiều phần tử logic phát huy tối đa khả lập trình phần tử logic hệ thống mạch kết nối, để đạt mục đích kiến trúc FPGA phức tạp nhiều so với CPLD Một điểm khác biệt với CPLD FPGA đại tích hợp nhiều logic số học sơ tối ưu hóa, hỗ trợ RAM, ROM, tốc độ cao, hay nhân cộng (multication and accumulation, MAC), thuật ngữ tiếng Anh DSP slice dùng cho ứng dụng xử lý tín hiệu số DSP SV: NGUYỄN MINH DUY Kho tài liệu miễn phí diễn đàn Ketnooi.com Ngồi khả tái cấu trúc vi mạch tồn cục, số FPGA đại hỗ trợ tái cấu trúc cục bộ, tức khả tái cấu trúc phận riêng lẻ đảm bảo hoạt động bình thường cho phận khác 2.2.4 Kiến trúc FPGA Cấu trúc tổng thể FPGA minh họa hình sau Hình 3.1 Kiến trúc tổng quan FPGA 2.2.4.1 Khối logic SV: NGUYỄN MINH DUY Kho tài liệu miễn phí diễn đàn Ketnooi.com 3.3.1 Tạo project Bước Vào Menu > file chọn New Project Wizard Bước Ta chọn thư mục để chứa project đặt tên cho project, xong chọn Next xem hình bên Hình 4.2 Hộp hội thoại tạo project Bước Sau ta chọn hãng sản xuất chip tên loại chip mạch SV: NGUYỄN MINH DUY Kho tài liệu miễn phí diễn đàn Ketnooi.com Hình 4.3 Hộp thoại lựa chọn chip Bước Cuối chọn Finish để hồn tất 3.3.2 Viết chương trình biên dịch Bước Vào Menu > file chọn New Bước Sau chọn loại file mà muốn viết chương trình Ở ta chọn loại file VHDL SV: NGUYỄN MINH DUY Kho tài liệu miễn phí diễn đàn Ketnooi.com Hình 4.4 Lựa chọn loại file cần tạo Bước Nhập mã VHDL vào cửa sổ soạn thảo văn Bước Chọn mục File > Save As để mở cửa sổ Save As Trong phần Save as type chọn VHDL File Trong phần File name nhập test Nhấp chọn Save để đưa tệp vào thư mục dự án Bước Biên dịch chương trình SV: NGUYỄN MINH DUY Kho tài liệu miễn phí diễn đàn Ketnooi.com Hình 4.5 Biên dịch chương trình Bước Chọn OK 3.3.3 Tạo file mơ (simulate) bắt đầu simulate Bước Vào Menu > file chọn New, sau chọn Vector Waveform File Bước 2: Nhấp chọn Edit > End Time nhập vào 200 ns hộp thoại bung ra, điều cho phép thời gian mơ từ dến 200 ns Nhấp chọn View > Fit in Window để nhìn thấy tồn phần mơ từ đến 200 ns Bước 3: Nhấp chọn Edit > Insert > Insert Node or Bus để mở cửa sổ nhập đầu vào Nhấp nút Node Finder để mở cửa sổ hình 4.5 SV: NGUYỄN MINH DUY Kho tài liệu miễn phí diễn đàn Ketnooi.com Hình 4.6 Cửa sổ chọn tín hiệu vào đưa vào dạng sóng mơ  Để hiển thị tất chân : • Chọn Pins: all •  Nút > Sau chọn nút List để tất chân : Chọn tín hiệu  Nút >> : Chọn tất tín hiệu  Nút < : Bỏ tín hiệu  Nút Settings Bên trái cửa sổ Settings nhấp chọn Simulator Settings để có cửa sổ Hình 4.7, chọn Functional mục chọn chế độ mơ phỏng, nhấp OK Hình 4.8 Dạng sóng kiểm tra trước mơ SV: NGUYỄN MINH DUY Kho tài liệu miễn phí diễn đàn Ketnooi.com Hình 4.9 Chọn chế độ mơ chức cho trình mơ Nhấp chọn Processing > Generate Functional Simulation Netlist Sau nhấp chọn Processing > Start Simulation để thực mơ Kiểm tra dạng sóng đầu có theo chức mạch hay khơng Hình 4.10 Dạng sóng mơ chức  Mơ thời gian Nhấp chọn Assignments > Settings Bên trái cửa sổ Settings nhấp chọn Simulator Settings để có cửa sổ Hình 4.8, chọn Timing mục chọn chế độ mơ phỏng, nhấp OK SV: NGUYỄN MINH DUY Kho tài liệu miễn phí diễn đàn Ketnooi.com Sau thực mơ theo cách vừa thực trên, quan sát dạng sóng đầu 3.3.4 Cấu hình chân nạp lên board  Cấu hình chân Để cấu hình chân bạn tiến hành theo bước sau: Bước Chọn Assignments-> Pins cửa sổ lựa chọn chân xuất hình: Hình 4.11 Cửa sổ gán chân Bước Nhấp đúp vào cột To hình Một menu chứa danh sách chân cần gán Bạn chọn chân cần gán (ví dụ chọn tín hiệu cần gán x1) Bước Tiếp theo nhấn vào cột Location Một menu chứa danh sách chân FPGA bạn chọn chân FPGA nối với tín hiệu (ví dụ chọn chân PIN_N25) SV: NGUYỄN MINH DUY Kho tài liệu miễn phí diễn đàn Ketnooi.com Hình 4.12 Danh sách chân gán Bước Lặp lại q trình gán hết chân linh kiện Bước Để lưu lại file cấu hình chân bạn chọn File -> Export, sau nhập tên file cân lưu  Nạp lên board Bước 1: Nhấp chọn Tools > Programmer để có cửa sổ Hình 4.12 Đánh dấu vào tùy chọn Program/Configue phép nạp tệp cấu hình light.sof SV: NGUYỄN MINH DUY Kho tài liệu miễn phí diễn đàn Ketnooi.com Hình 4.13 Giao diện trình nạp cấu hình FPGA Bước 2: Nhấp nút Start bên trái cửa sổ để nạp tệp cấu hình xuống FPGA Sau nạp thành cơng xuống FPGA, kiểm tra mạch điện thực FPGA có chạy theo chức nămg mong muốn hay khơng cách dùng chuyển mạch SW để nhập đầu vào quan sát đầu hiển thị LED SV: NGUYỄN MINH DUY Kho tài liệu miễn phí diễn đàn Ketnooi.com CHƯƠNG TÌM HIỂU VERILOG / VHDL I Tìm hiểu Verilog HDL/VHDL Verilog HDL hai ngôn ngữ mô phần cứng thông dụng nhất,được dùng thiết kế IC, ngôn ngữ VHDL HDL cho phép mô thiết kế dễ dàng, sửa chữa lỗi, thực nghiệm, cấu trúc khác Các thiết kế mô tả HDL kỹ, thuật độc lập, dễ thiết kế, dễ tháo gỡ, thường dể đọc dạng biểu đồ, đặc biệt mạch điện lớn Verilog thường mơ tả thiết kế bốn dạng: • Thuật toán (một số lệnh giống ngôn ngữ C như: if, case, for,while…) • Chuyển đổi ghi (kết nối biểu thức Boolean) • Các cổng kết nối( cổng: OR, AND, NOT…) • Chuyển mạch (BJT, MOSFET) Ngôn ngữ rõ cách thức kết nối, điều khiển vào/ra mô Cấu trúc chương trình dung ngơn ngữ Verilog: // Khai báo module Module tên chương trình (tên biến I/O); // tên chương trình trùng tên file.v Input [msb:lsb] biến; Output [msb:lsb] biến; Reg [msb:lsb] biến reg; Wire [msb: lsb] biến wire; // Khai báo khối always, khối initial … lệnh … Endmodule Những tập tin văn nguồn Verilog bao gồm biểu thuộc tính từ vựng sau đây: a Khoảng trắng: SV: NGUYỄN MINH DUY Kho tài liệu miễn phí diễn đàn Ketnooi.com Khoảng trắng ngăn từ chứa khoảng cách, khoảng dài, dòng mớivà dạng đường dẫn Do đó, lệnh đưa nhiều dòng phức tạp mà đặc tính đặc biệt b Chú giải: Những giải đònh hai cách: ( giống C/C+ +).Chú giải viết sau hai dấu gạch xiên (//) Được viết dòng.Được viết /* */, viết nhiều dòng giải c Chữ số: Lưu trữ số đònh nghóa số bit, giá trò là: sốnhò phân, bát phân, thập phân, thập lục phân d Từ định danh: Từ đònh danh người dùng quy đònh cho biến số, tên hàm, tên môđun, tên khối tên trường hợp Từ đònh danh bắt đầu mẫu tự đường gạch ’_’ ( không bắt đầu số $ ) kể chữ số mẩu tự, số đường gạch dưới, từ đònh danh Verilog phân biệt dạng chữ Ngơn ngữ VHDL thiết kế phần cứng Ngơn ngữ VHDL cung cấp để hổ trợ phát triển hệ thống phần cứng dựa loại mạch(chip) tích hợp tốc độ cao(VHSIC-Very High Speed Integrated Circuit) Việc sử dụng loại chíp kiểu thay dần IC logic mà thường sử dụng việc thiết kế mạch số, đem lại nhiều lợi ích tiện việc phát triển hệ thống số mà phương thức thiết mạch số truyền thống khó khơng thể thực VHDL loại ngơn ngữ mơ tả phần cứng Hiện có nhiều loại ngơn ngữ mơ tả phần cứng sử dụng verilog hay ABEL… ngơn ngữ có ưu điểm thuận tiện cho người sử dụng Ở khơng so sánh ngơn ngữ miêu tả phần cứng với Việc quan SV: NGUYỄN MINH DUY Kho tài liệu miễn phí diễn đàn Ketnooi.com phải nắm bắt sử dụng thành thao loại ngơn ngữ bắt đầu tiếp cận với việc thiết kế hệ thống mạch số dựa chip tích hợp VHDL khơng phải ngơn ngữ lập trình cung hỗ trợ cấu trúc, cú pháp giống ngơn ngữ lập trình thơng dụng C hay Basic Do VHDL phải lược bỏ phần khơng thích hợp áp dụng cho việc thiết kế phần cứng khơng phải phần mềm VHDL ngơn ngữ miêu tả phần cứng thơng dụng tương thích với nhiều mơi trương ( cơng cụ) phát triển cho chip nhiều hãng sản xuất chip khác Sử dụng VHDL để miêu tả phần cứng tức rõ cách thức giao tiếp mạch cứng với mạch bên ngồi hoạt động, cấu trúc bên mạch để đáp ứng xử lý tín hiệu lắp ghép vào hệ thống Cách thức giao tiếp bao gồm việc thống kê số lượng chân giao tiếp với mạch bên ngồi định dạng cho chúng chân nhập xuất tín hiệu.Sự miêu tả có mức miêu tả cấu trúc (Structural) miêu tả cách thức, đặc tính (behavioral) Miêu tả cấu trúc hệ thống tức miêu tả hệ thống thơng qua tập hợp cổng logic thành phần hỗ trợ cách thức kết nối giũa thành phần với Hình thức miêu tả sử dụng nhiều cơng cụ thiết kế phần cứng truyền thống ngơn ngữ VHDL việc sử dụng cách thức miêu tả thơng qua tốn tử logic (AND, OR, ) tương ứng với thành phần logíc kết hợp tốn tử để hình thành lên cấu trúc số Hình thức miêu tả cao behavioral Hình thức cách thức xử lý tín hiệu qua hệ thống Mơ tả behavioral chia thành hình thức miêu tả dataflow Algorithmic Người thiết kế kết hợp hình thức miêu tả với file thiết kế SV: NGUYỄN MINH DUY Kho tài liệu miễn phí diễn đàn Ketnooi.com Mức mơ tả behavioral thường người thiết kế sử dụng với hình thức mơ tả người thiết kế khơng phải quan tâm nhiều đến cấu trúc phần cứng bên hệ thống mà tập chung vào mổ tả hay định hình việc xử lý liệu hệ thống Còn mức mơ tả cấu trúc đòi hỏi người thiết kế phải nắm bắt xây dựng cấu trúc hệ thống thơng qua phần tử logic bản, đòi hỏi người thiết kế phải có nhiều kinh nghiệm việc thiết kế mạch số q trình phân tích hệ thống khó khăn Thơng thường người thiết kế thường sử dụng kiểu mơ tả để ghép nỗi phần thiết kế hệ thống vời Cấu trúc file thiết kế dữa ngơn ngữ VHDL thơng thường bao gồm phần: -phần khai báo thư viện sử dụng thiết kế -phần khai báo đối tượng thiết kế -phần mơ tả cấu trúc đối tượng Trên thiết kê có nhiều đối tượng thiết kế lặp ghép với Mỗi đối tượng (entry) hiểu module mạch hay tổ hợp logic Các chân giao tiếp đối tượng phải định nghĩa phần khai báo đối tượng Trong phần mơ tả cấu trúc đối tượng người thiết kế sử dụng mức mơ tả đề cập phía để mơ tả cấu trúc bên hay cách thức xử lý tín hiệu đối tượng thiết kế Bài viết khơng đề cập sâu cú pháp hay kỹ thuật lập trình ngơn ngữ VHDL mà trình bày cách tổng quan cách thức sử dụng ngơn ngữ miêu tả thiết kế phần cứng có sử dụng vi mạch tổ hợp SV: NGUYỄN MINH DUY Kho tài liệu miễn phí diễn đàn Ketnooi.com SV: NGUYỄN MINH DUY [...]... nước yếu về cơng nghệ như Việt nam tham gia vào thế giới của IC FPGA rất hay được sử dụng trong các hệ thống SDR (Software Defined Radio) vì khả năng tái cấu hình giúp các chức năng của thiết bị có thể thay đổi nhanh chống 2.3 Kit DE2 Kit DE2 cung cấp cho người sử dụng nhiều đặc điểm linh hoạt để học tập và có thể phát triển nhiều dự án đa phương tiện khác nhau Chúng được thiết kế khơng những phù hợp... chân sẽ xuất hiện như hình: Hình 4.11 Cửa sổ gán chân Bước 2 Nhấp đúp vào ơ ở cột To như trên hình Một menu chứa danh sách các chân cần gán sẽ được hiện ra Bạn chọn chân cần gán (ví dụ ở đây chọn tín hiệu cần gán x1) Bước 3 Tiếp theo nhấn vào ơ ở cột Location Một menu chứa danh sách các chân trong FPGA sẽ được hiện ra bạn chọn chân của FPGA sẽ nối với tín hiệu (ví dụ ở đây chọn chân... thiệu Board DE2 là board mạch phục vụ cho việc nghiên cứu và phát triển về các lĩnh vực luận lý số học (digital logic), tổ chức máy tính (computer organization) và FPGA SV: NGUYỄN MINH DUY Kho tài liệu miễn phí của diễn đàn Ketnooi.com Hình 3.3 Board DE2 2.3.2 Thành phần Board DE2 cung cấp khá nhiều tính năng hỗ trợ cho việc nghiên cứu và phát triển, dưới đây là thơng tin chi tiết của một board DE2: SV:... hợp với cả trong mơi trường làm việc cơng nghiệp Các khối thiết kế ứng dụng trên KIT được chọn lọc dựa trên những thiết kế phổ biến nhất trong các sản phẩm đa phương tiện như DVD, VCD, MP3 player và nhiều ứng dụng điều khiển khác Kit DE2 cho phép người dùng nhanh chóng thấu hiểu được những thủ thuật để thiết kế các dự án cơng nghiệp Ngồi ra nó còn cung cấp một nền tảng kiến thức cơ bản cho người dùng... phần mềm máy tính, ngồi ra nhờ mật độ cổng logic lớn FPGA được ứng dụng cho những bài tốn đòi hỏi khối lượng tính tốn lớn và dùng trong các hệ thống làm việc theo thời gian thực 2.2.5 Ý nghĩa và vai trò của FPGA Với khả năng tái cấu hình mạnh, FPGA đóng một vai trò vơ cùng to lớn trong việc giảm giá thành và thời gian chế tạo ASIC bằng cách sử dụng FPGA trong q trình thiết kế luận lý trước khi đưa ra... Hình 3.2 Khối logic FPGA Phần tử chính của FPGA là các khối logic (logic block) Khối logic được cấu thành từ LUT và một phần tử nhớ đồng bộ flip-flop, LUT (Look up table) là khối logic có thể thực hiện bất kì hàm logic nào từ 4 đầu vào, kêt quả của hàm này tùy vào mục đích mà gửi ra ngồi khối logic trực tiếp hay thơng qua phần tử nhớ flipflop Trong tài liệu hướng dẫn của các dòng FPGA của Xilinx còn... light.sof SV: NGUYỄN MINH DUY Kho tài liệu miễn phí của diễn đàn Ketnooi.com Hình 4.13 Giao diện của trình nạp và cấu hình FPGA Bước 2: Nhấp nút Start bên trái cửa sổ để nạp tệp cấu hình này xuống FPGA Sau khi nạp thành cơng xuống FPGA, hãy kiểm tra mạch điện này thực hiện trên FPGA có chạy đúng theo chức nămg mong muốn hay khơng bằng cách dùng các chuyển mạch SW để nhập đầu vào rồi quan sát đầu ra... xác về chức năng; trình mơ phỏng khơng quan tâm đến vấn đề thời gian - Fitting: Cơng cụ CAD Fitter xác định vị trí đặt các thành phần logic đã đưa ra trong tệp netlist vào trong FPGA, đồng thời xác định các đường đi dây trong FPGA để kết nối các thành phần logic - Timinh Analysis (phân tích thời gian): Trễ đường truyền theo các đường khác nhau trong mạch đã được fit ở trên được phân tích để xác định... cả về chức năng và cả về mặt thời gian - Programming and configuration (lập trình và cấu hình): Mạch logic mong muốn được triển khai trên FPGA/ CPLD thực tế thơng qua chương trình nạp và cấu hình cho FPGA/ CPLD 3.2 Giới thiệu Bộ phần mềm thiết kế đi kèm với board DE2 bao gồm 2 đĩa: Quartus II và Nios II Integrated Development Environment (IDE) Quartus II là phần mềm hỗ trợ tất cả mọi q trình thiết kế... theo loại FPGA Nếu nhìn cấu trúc tổng thể của mảng LUT thì ngồi 4 đầu vào kể trên còn hỗ trợ thêm 2 đầu vào bổ sung từ các khối logic phân bố trước và sau nó nâng tổng số đầu vào của LUT lên 6 chân Cấu trúc này là nhằm tăng tốc các bộ số học logic 2.2.4.2 Hệ thống mạch liên kết Mạng liên kết trong FPGA được cấu thành từ các đường kết nối theo hai phương ngang và đứng, tùy theo từng loại FPGA mà các