Thiết kế FPGA

Tác giả

Vũ Chiến Thắng

Được bán bởi:

Công ty cổ phần văn hoá & bản quyền Benito

Giới thiệu

Mục lục

FPGA là một loại mạch tích hợp cỡ lớn có thể lập trình được, người dùng có thể sử dụng chúng để lập trình cho hầu hết các chức năng của bất kỳ một thiết kế số nào. Do tính linh động cao, mật độ tích hợp lớn nên FPGA được sử dụng cho những bài toán đòi hỏi khối lượng tính toán lớn và các hệ thống thời gian thực. Một vài ứng dụng điển hình của FPGA như xử lý tín hiệu số DSP, phân tích nhận dạng ảnh, nhận dạng tiếng nói, mật mã học, các hệ thống hàng không, vũ trụ, quốc phòng…

Thiết kế hay lập trình cho FPGA được thực hiện chủ yếu bằng các ngôn ngữ mô tả phần cứng. Một số hãng sản xuất FPGA như Xilinx, Altera thường cung cấp các gói phần mềm và thiết bị phụ trợ cho quá trình thiết kế. Các gói phần mềm này có khả năng thực hiện tất cả các bước trong quy trình thiết kế FPGA.

Cuốn sách này trình bày những kiến thức cơ bản về giải pháp phần cứng và phần mềm cho thiết kế FPGA. Ngoài ra, bạn đọc có thể hiểu rõ hơn về quy trình thiết kế FPGA thông qua một số bài toán ví dụ cụ thể. Bố cục cuốn sách được chia làm 4 chương:

Chương 1: Kiến thức cơ sở

Chương 2: Giải pháp phần cứng FPGA

Chương 3: Giải pháp phần mềm cho thiết kế FPGA

Chương 4: Thiết kế mạch số trên KIT FPGA Spartan-3E

Với cách trình bày khoa học, dễ hiểu, cuốn sách này sẽ rất có ích cho nhiều bạn đọc, nhất là sinh viên các ngành Điện tử Viễn thông; Cơ điện tử; Kỹ thuật máy tính; Đo lường, Điều khiển và Tự động hóa.

Xem đầy đủ

	Trang
Lời nói đầu	3
Chương 1: Kiến thức cơ sở
1.1. Các khái niệm chung	5
1.1.1. Transistor	5
1.1.2. Cổng logic	6
1.1.3. Vi mạch số tích hợp	6
1.1.4. Phần tử nhớ Flip - flop	8
1.1.5. Mạch logic tổ hợp	10
1.1.6. Mạch logic tuần tự	11
1.1.7. Vi mạch tích hợp chuyên dụng ASIC	12
1.2. Yêu cầu với một thiết kế mạch logic số	12
1.3. Các công nghệ thiết kế mạch logic số	13
1.4. Các phương pháp mô tả mạch logic số	14
1.4.1. Mô tả bằng sơ đồ	15
1.4.2. Mô tả bằng HDL	15
1.5. Giới thiệu về kiến trúc một số vi mạch logic khả trình	18
1.5.1. Bộ nhớ chỉ đọc khả trình PROM	18
1.5.2. Mảng logic khả trình PLA	20
1.5.3. Logic mảng khả trình PAL	20
1.5.4. Mảng logic chung GAL	22
1.5.5. Thiết bị logic khả trình phức hợp CPLD	23
1.5.6. Mảng cổng logic khả trình dạng trường FPGA	24
Chương 2: Giải pháp phần cứng FPGA
2.1. Giới thiệu chung về FPGA	28
2.1.1. Khái niệm FPGA	28
2.1.2. Ứng dụng của FPGA	33
2.1.3. Công nghệ tái cấu trúc FPGA	33
2.2. Kiến trúc của FPGA	35
2.2.1. Kiến trúc chung FPGA	35
2.2.2. Cấu trúc nhỏ và cấu trúc lớn	37
2.2.3. Lập trình cho FPGA	38
2.3. Cấu trúc FPGA của Spartan 3E Xinlinx	38
2.3.1. Khối logic khả trình	39
2.3.2. Khối điều khiển vào ra	54
2.3.3. Hệ thống kết nối khả trình	57
2.3.4. Các phần tử khác của FPGA	59
2.4. Các khối giao tiếp có trên mạch xilinx Spartan 3e starter kitboard FPGA	67
2.4.1. Các thành phần chính của Xilinx Spartan 3E Starter Kitboard	67
2.4.2. Mạch nạp JTAG/PLATFORM FLASH XCF04	68
2.4.3. Khối nguồn Power Supply	68
2.4.4. Khối giao tiếp Keypad	69
2.4.5. Khối Led-Diod	69
2.4.6. Khối Switch	69
2.4.7. Khối giao tiếp 4×7-seg Digits	69
2.4.8. Khối giao tiếp RS232	69
2.4.9. Khối giao tiếp USB – RS232	69
2.4.10. Khối giao tiếp PS/2	70
2.4.11. Khối giao tiếp VGA	70
2.4.12. Khối giao tiếp LCD1602A	70
2.4.13. Khối giao tiếp ADC/DAC	70
2.4.14. Khối giao tiếp Ethernet	71
Chương 3: Giải pháp phần mềm cho thiết kế FPGA	72
3.1. Giới thiệu các phần mềm hỗ trợ thiết kế của hãng Xilinx	72
3.1.1. Công cụ phần mềm ISE	72
3.1.2. Công cụ phần mềm EDK	73
3.1.3. Công cụ phần mềm Sysgen	73
3.2. Quy trình thiết kế FPGA tổng quát	74
3.2.1. Mô tả thiết kế	75
3.2.2. Tổng hợp thiết kế	76
3.2.3. Hiện thực hóa thiết kế	78
3.2.4. Cấu hình FPGA	82
3.5. Ngôn ngữ mô tả phần cứng VHDL	82
3.5.1. Khai báo thư viện	82
3.5.2. Khai báo thực thể	83
3.5.3. Khai báo kiến trúc	84
3.6. Giới thiệu chung về vi điều khiển PICOBLAZE	86
3.7. Môi trường làm việc trên ISE XILINX	89
3.7.1. Giao diện Project Navigator	89
3.7.2. Thiết kế module bằng ngôn ngữ mô tả phần cứng	91
3.7.3. Mô phỏng chức năng	97
3.7.4. Thiết kế module bằng lưu đồ trạng thái	99
3.7.5. Thiết kế module bằng sơ đồ nguyên lý	104
3.7.6. Gán chân và định tuyến	105
3.7.7. Cấu hình nạp cho FPGA	106
Chương 4: Thiết kế mạch số trên kit FPGA Spartan-3E
4.1. Điều khiển led với slide switches và push button	118
4.1.1. Mô tả hoạt động mạch điều khiển LED
với Slide Switches và Push Button	118
4.1.2. Thiết kế mạch số điều khiển LED với Slide Switches và Push Button	119
4.2. Bộ mã hoá quay - rotary encoder interface	120
4.2.1. Mô tả hoạt động mạch Rotary Encoder Interface	120
4.1.2. Thiết kế mạch Rotary Encoder Interface	121
4.3. Điều chế độ rộng xung	121
4.3.1. Mô tả hoạt động của mạch điều chế độ rộng xung	121
4.3.2. Thiết kế mạch điều chế độ rộng xung	122
4.4. Điều khiển màn hình LCD1602A	125
4.4.1. Mô tả hoạt động của mạch điều khiển LCD1602A	125
4.4.2. Thiết kế mạch điều khiển LCD1602A	127
4.5. Chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số	127
4.5.1. Mô tả hoạt động của mạch chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số	127
4.5.2. Thiết kế mạch chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số	130
4.6. Chuyển đổi tín hiệu số sang tương tự	132
4.6.1. Mô tả hoạt động của mạch chuyển đổi tín hiệu số sang tương tự	132
4.6.2. Thiết kế mạch chuyển đổi tín hiệu số sang tương tự	134
4.7. Các cổng logic cơ bản	135
4.7.1. Mô tả hoạt động các cổng logic cơ bản	135
4.7.2. Thiết kế các cổng logic cơ bản	136
4.8. Các flip-flop đồng bộ	137
4.8.1. Mô tả hoạt động của các flip-flop đồng bộ	137
4.8.2. Thiết kế các flip-flop đồng bộ	138
4.9. Thiết kế bộ cộng không nhớ (ha)	139
4.9.1. Mô tả hoạt động của bộ cộng không nhớ (HA)	139
4.9.2. Thiết kế bộ cộng không nhớ (HA)	140
4.10. Bộ cộng đầy đủ (fa)	141
4.10.1. Mô tả hoạt động của bộ cộng đầy đủ (FA)	141
4.10.2. Thiết kế bộ cộng cộng đầy đủ (FA)	141
4.11. Bộ trừ đầy đủ (hs)	143
4.11.1. Mô tả hoạt động của bộ trừ đầy đủ (HS)	143
4.11.2. Thiết kế bộ trừ đầy đủ (HS)	143
4.12. Bộ so sánh	144
4.12.1. Mô tả hoạt động của bộ so sánh	144
4.12.2. Thiết kế bộ so sánh	145
4.13. Mạch tạo và kiểm tra chắn lẻ	146
4.13.1. Mô tả hoạt động của mạch tạo và kiểm tra chắn lẻ	146
4.13.2. Thiết kế mạch tạo và kiểm tra chắn lẻ	146
4.14. Mạch phân loại ngắt	147
4.14.1. Mô tả hoạt động của mạch phân loại ngắt	147
4.14.2. Thiết kế mạch phân loại ngắt	148
4.15. Bộ dồn kênh (mux)	150
4.15.1. Mô tả hoạt động của bộ dồn kênh (MUX)	150
4.15.2. Thiết kế bộ dồn kênh (MUX)	150
4.16. Bộ phân kênh (DEMUX)	151
4.16.1. Mô tả hoạt động của bộ phân kênh (DEMUX)	151
4.16.2. Thiết kế bộ phân kênh (DEMUX)	152
4.17. Bộ giải mã	153
4.17.1. Mô tả hoạt động của bộ giải mã	153
4.17.2. Thiết kế bộ giải mã	153
4.18. Mạch chuyển mã gray sang mã nhị phân BCD	155
4.18.1. Mô tả hoạt động của mạch chuyển mã Gray sang mã nhị phân BCD	155
4.18.2. Thiết kế mạch chuyển mã Gray sang mã nhị phân BCD	156
4.19. Mạch chuyển mã nhị phân BCD sang mã GRAY	157
4.19.1. Thiết kế bộ chuyển mã nhị phân BCD sang mã Gray	157
4.19.2. Thiết kế bộ chuyển mã nhị phân BCD sang mã Gray	158

Xem đầy đủ

Bình luận

0/1500 ký tự

SÁCH HAY CÙNG CHỦ ĐỀ

Hướng dẫn thực hành thiết kế với REVIT Architecture

Hướng dẫn sử dụng Solidworks trong thiết kế ba chiều

Microsoft Project 2010 và ứng dụng trong Quản lý dự án xây dựng

Lập trình REVIT-API

Phần mềm Plaxis 2D Phân tích động trong tính toán thiết kế các công trình xây dựng

Tin học ứng dụng trong tính toán kết cấu công trình

Tác giả	Vũ Chiến Thắng
ISBN	978-604-82-5540-4
ISBN điện tử	978-604-82-5695-1
Khổ sách	19 x 27 cm
Năm xuất bản (tái bản)	2021
Danh mục	Vũ Chiến Thắng
Số trang	168
Ngôn ngữ	vi
Loại sách	Ebook;Sách giấy;
Quốc gia	Việt Nam