مقدمه اي بر تكنولوژي fpga و نرم افزار QUARTUS II

• مدیریت
• wolf123

[زندیه]

شاید تاکنون فکر کرده باشید اگر یک طرح دیجیتالی داشته و این طرح دارای تعداد ریادی آی سی باشد چگونه طرح خود را پیاده کرده و به صورت یک برد بسازید.یا اینکه یک آی سی با امکاناتی به خصوص داشته باشید که نمونه اش در هیچ یک از آی سی های دیجیتالی دنیا موجود نباشد.


مثلا میخواهیم یکی از طرح های زیر را پیاده کنیم:

یک ساعت دیجیتالی با امکانات کامل 
یک تولید کننده پالسهای pwm برای یک اینورتر تک فاز یا سه فاز
تولید سیگنالهای همزمانی عمودی و افقی برای یک نمایشگر RGB
یا LCD
ساختن یک اسیلوسکوپ دیجیتالی
ساختن یک تابلوی روان با LED
و.....
سری تراشه هایی به نامهای FPGA و CPLD تولید شده اند که دارای یک معماری خاص بوده به طوری که شما را قادر می سازد هر گونه طرح دیجیتالی خود را ابتدا با نرم افزار واسط طراحی کرده سپس طرح خود را در نرم افزار مربوطه شبیه سازی کرده و  به کمک پروگرامر مخصوص بر روی این آی سی خام به صورت سخت افزاری پیاده کنید.
حتی شما میتوانید تعداد پایه های مورد نیاز خود برای آی سی ٬محل قرار گرفتن این پایه ها در اطراف آی سی و نوع آن را  در نرم افزار مربوطه انتخاب کنید.
پس از طراحی میتوان بررسی کرد که چه زمان تاخیر بین تحریک ورودیها و تغییر وضغیت در خروجیها وجود داردو در صورت زیاد بودن این تاخیر یا موارد ایرادهای دیگر طرح را قبل از پروگرام کردن بهینه کرد. کار طراحی برنامه بر روی این نرم افزارهای واسط به دو روش انجام میشود:
1-روش گرافیکی:در این روش با استفاده از توابع از پیش طراحی شده که در واقع یک سری بلوک گرافیکی هستند طرح آماده میشود.
این توابع عبارتند از:
primitive functions
macro functions
library of paraneterized modules
mega functions
که در مورد توابع mega باید گفت که به دو دسته open core و mega core
تقسیم بندی میشوند.این دودسته را شرکتهای طراحی کننده ماکروها طراحی میکنند و جهت فروش آماده می نمایند.دسته اول را بر روی نرم افزار میتوان شبیه سازی کرد ولی نمیتوان بر روی آی سی پروگرام کرد(بایستی خریداری کرد) و دسته دوم را میبایست از ابتدا خریداری کرد.
(یکی از کارهای سود آور شرکتهای بزرگ طراحی همین mega functions ها است.
2-روش برنامه نویسی:در این روش با استفاده از برنامه نویسی VHDL (برنامه نویسی توصیف سخت افزاری )قسمتهایی از طرح که به صورت گرافیکی قابل پیاده سازی نیست را طراحی کرده و سپس آن را به طرح اصلی اضافه میکنیم.

امادر مورد نرم افزار  MAX+PLUS  شركت ALTERA نرم افزار جديد خود با نام QUARTUS II را جهت برنامه نويسي سري FPGA هاي خود ارائه كرد.امكانات اين نرم افزار قدرتمند به اين شرح است:

 


1-ايجاد طرح هاي مورد نظر شما به صورت گرافيكي
2-محيط برنامه نويسي VHDL جهت برنامه نويسي
3-شبيه سازي طرح آماده شده
4-كامپايلر و سنتز برنامه
5-بهينه كردن طرح از نظر تاخير و فركانس كاري
6-ايجاد فايل مورد نياز به صورت رشته هايي از صفر و يك براي برنامه ريزي سوئيچ ها و قسمتهاي مختلف FPGA

مراحل كار در اين نرم افزار به اين صورت است:
ابتدا طرح مورد نظر خودتان را به صورت گرافيكي يا زبان برنامه نويسي VHDL پياده سازي مي كنيد.سپس توسط نرم افزار QUARTUS II برنامه شما سنتز و كامپايلر ميشود.
در مرحله بعد طرح توسط نرم افزار شبيه سازي ميشود تا رفع اشكال و بهينه شود.
سپس FPGA‌مورد نظر انتخاب ميشود و پايه ها بر روي آن مشخص ميشوند و سپس طرح شما از نظر فركانس كاري و ميزان تاخير چك ميشود.
آخرين مرحله مربوط ميشود به ايجاد فايل رشته اي جهت برنامه ريزي بر روي FPGA توسط پروگرامر مخصوص

[علی]

با سلام

vhdl  از جمله یکی از قویترین زبان ها در این زیمنه میباشد
و زبان دیگری به نام verilog  نیز در این زمینه یعنی hardware description language  وجود داره که به نظر من
برای یادگیری خیلی خوب هست

برای شبیه سازی . من برنامه modelsim  رو توصیه میکن . چو از استانداردترین و قویترین برنامه ها هست
و همچنین active hdl  که دارای ابزار های گرافیکی از  جمله تبدیل کد به شماتیک و بر عکس یا
state machine  به کد و...... میباشد . ولی با این وجود modelsim  یه چیزه دیگست

یه اموزش برای vhdl هم ضمیمه میکنم .
اگه خواستید presentation  ها استاد خودمو اینجا میزارم که خیلی خوب است

واسه کتاب هم کتاب اقای دکتر نوابی به جرات میتونم بگم بهترین کتابه

اگه سوال و اشکالی در این زمینه داشتید خوشحال میشم کمک کنم