اموزش برنامه نویسی تراشه های fpga
با توجه به اینکه منابع اموزش fpga در ایران بسیار کمتر از دیگر میکر ها هست ، تصمیم به شروع اموزش fpga در سایت گرفتیم . برای شروع به بررسی fpga ، نرم افزار های برنامه نویسی و شبیه سازی و ... میپردازیم .
FPGA چیست؟
ها نسل جدید مدارهای مجتمع دیجیتال قابل برنامه ریزی هستند که عبارت FPGA از سر کلمه های Field Programmable Logic Gate Array گرفته شده است . سرعت اجرای توابع منطقی در FPGA ها بسیار بالا و در حد نانو ثانیه است . اگر بخواهیم FPGA ها را به طور ساده تشریح کنیم ، عبارت است از یک تراشه که از تعداد بالایی بلوک منطقی - LB (Logic Block) ، خطوط ارتباطی و پایه های ورودی / خروجی (IOB) تشکیل شده است که به صورت آرایه ای در کنار یکدیگر قرار دارند . خطوط ارتباطی که وظیفهء آنها ارتباط بین بلوک های منطقی است از سوئیچ های قابل برنامه ریزی تشکیل شده اند . این سوئیچ ها بسته به نوعی که دارند ، برخی تنها یکبار قابل برنامه ریزی هستند و برخی به تعداد دفعات زیادی برنامه ریزی می شوند .
بلوک های منطقی نیز دارای انواع مختلفی هستند که عموما توسط المانی پایه ، تمامی توابع منطقی را ایجاد می کنند . به عنوان مثال بلوک های منطقی در خانواده ACT-1 از شرکت Actel ، با پایهء مالتی پلکسری عمل می کنند . به این معنا که توسط مالتی پلکسر ، توانایی ایجاد توابع منطقی مختلف را دارند .
البته تعداد ورودی های هر بلوک منطقی متفاوت است و به نوع FPGA مربوط می شود . به عنوان مثال بلوک های منطقی در خانوادهء ACT-1 ، از نوع 8 ورودی است . البته در برخی موارد به بلوک های منطقی ، سلول های منطقی نیز گفته می شود (LC) .
بلوک دیاگرام یک FPGA به طور ساده در شکل زیر نشان داده شده است .
[Dear Guest/Member you can't see link before replyclick here to register]
البته بسیاری از سلول های منطقی بر اساس جداول LUT ساخته می شوند . LUT از تعدادی سلولهای حافظه SRAM تشکیل می شود که در هنگام برنامه ریزی FPGA ، مقدار دهی می شوند . به طور خلاصه LUT عبارت است از تولید توابع آماده برای استفاده در سلول های منطقی .
پیاده سازی توابع مختلف نیز به وسیلهء در کنار هم قرار گرفتن بلوک های منطقی و همچنین تنظیم ارتباط بین هر بلوک و به عهده گرفتن پردازش اطلاعات توسط هر بخش انجام می شود
[Dear Guest/Member you can't see link before replyclick here to register]
نکته :
مبحث مربوط به FPGA ها بسیار گسترده است . دلیل این امر گوناگونی معماری ساخت برای FPGA های هر شرکت سازنده است . به عنوان نمونه در ساختار منطقی بلوکها ، ترکیب های متفاوتی وجود دارد که هر شرکت از ترکیب خاص خود استفاده می کند . بنابراین تنها به صورت کلی به بررسی ساختار FPGA پرداخته شد .
علاوه بر اجزای گفته شده ، ممکن است برخی قسمت های داخلی نیز برای FPGA تعبیه شده باشد ، نظیر ALU و ... که بستگی به طراحی شرکت سازنده دارد .
کاربرد FPGA :
FPGA در پیاده سازی توابع نسبتا پیچیده و پیچیدهء دیجیتال به کار می روند که نیاز به سرعت پردازش بالایی دارد . علاوه بر این کاهش سخت افزار مورد نیاز و همچنین برنامه نویسی ساده و استاندارد نیز از دیگر مزیت های استفاده از FPGA است .به علاوه به دلیل استفاده از بلوک های منطقی به جای معماری های risc و... نویز پذیری این تراشه کمتر میباشد .
برنامه نویسی و طراحی با FPGA :
برنامه نویسی و طراحی مدارات با FPGA ها به طور کلی به 3صورت انجام می شود .
- با استفاده از زبان های توصیف سخت افزاری مانند VHDL ، AHDL ، HDL و ...
- با استفاده از طراحی مدار
-باساتفاده از زبان های برنامه نویسی سطح بالا مانند c
این عمل توسط نرم افزارها و ابزارهای برنامه ریزی مختص به هر خانواده انجام می شود که توسط شرکت های سازنده در اختیار طراحان قرار می گیرد . به عنوان نمونه MAX + Plus || و QUARTUS || ابزار های برنامه ریزی FPGA های ساخت شرکت ALTERA هستند .
در اینجا ما با زبان های c و vhdl کار خواهیم کرد ، چون اغلب دوستان با زبان c اشنایی دارند ، همچنین زبان vhdl دارای توابع بسیار ساده میباشد و یاد گیری ان بسیار اسان است .
در درس بعدی به بررسی انواع fpga های ساخته شده و نرم افزر های انها خواهیم پرداخت
RE: اموزش برنامه نویسی تراشه های fpga
سلام
اولین سوال درس رو من میپرسم ، این fpga ها به چه دردی میخوره ؟ ایا مزیتی نصبت به avr و pic و arm داره ؟ قیمتش چند هست ؟
RE: اموزش برنامه نویسی تراشه های fpga
نقل قول:
این fpga ها به چه دردی میخوره
اونا در جاهای که به سرعت پردازش بالا و همچنین پردازش داده با حجم بالا نیاز باشه استفاده میشن ، مثل پرداز ش تصویر و...
نقل قول:
؟ ایا مزیتی نصبت به avr و pic و arm داره
هر میکرو ای مزیت خودش رو داره ، اینا هم دارای یه سری مزیت هستند که به مرمرو گفته میشه
بسته به امکانات و تعداد پایه ها بین 2 تا 20 هزار تومان
نتخاب pic يا dspic يا fpga
با سلام خدمت 1nafar عزيز
1nafar من از شما خيلي چيزا در مورد PIC و AVR ياد گرفتم و حالا كه ديدم در زمينهي FPGA هم فعاليت ميكنيد خيلي خوشحال شدم. خدا خيرتون بده.
من يه سوال دارم
من الان آشنايي اوليهاي با ميكرو هاي PIC و AVR پيدا كردم. و خودم PIC رو پسنديدم. اما الان بين انتخاب PIC يا DSPIC يا FPGA مردد شدم و نميدونم كدو رو به صورت حرفهاي دنبال كنم.
ممنون ميشم كه من رو راهنمايي بفرماييد و يك مقايسهي مختصر بفرماييد و بگيد كه توي ايران از كدو بيشتر ميشه پول در آورد!!:0013:.
شاد باشيد:wink: