FPGA

[saeed_niknami]

با سلام
مي خواستم يه كمي درباره اف پي جي آ به من اطلاعات بديد

تا حدودي مي دونم چيه اما مثل مي شه با اين با پروتكل دوسيمه يا ميكروكنترلر ها يا چيز هاي ديگه ارتباط برقرار كرد
قيمت هاش چه جوريه و . . وو .. وو

مرسي

[Hesam_K]

FPGA چیست ؟

با توجه به پیشرفت دنیای دیجیتال و همچنین عدم پاسخ گویی مدارات مجتمع معمولی برای پیاده سازی توابع پیچیده ، به مرور تراشه های جدیدی طراحی شده اند که با توجه به نیاز طراح ، دارای تعداد زیادی گیت و بلوک منطقی هستند . از این میان PLD ، PLA ، CPLD ، SPLD و FPGA ها مشخص ترین نوع این تراشه ها هستند که تعداد گیت های به کار رفته در آنها تا چندین هزار گیت می باشد .



FPGA چیست ؟
FPGA 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 .



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 .






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 .


برنامه نویسی و طراحی با FPGA :

برنامه نویسی و طراحی مدارات با FPGA ها به طور کلی به 2 صورت انجام می شود .
- با استفاده از زبان های توصیف سخت افزاری مانند VHDL ، AHDL ، HDL و ...
- با استفاده از طراحی مدار

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 .

منبع

[Hesam_K]

با سلام
مي خواستم يه كمي درباره اف پي جي آ به من اطلاعات بديد

تا حدودي مي دونم چيه اما مثل مي شه با اين با پروتكل دوسيمه يا ميكروكنترلر ها يا چيز هاي ديگه ارتباط برقرار كرد
قيمت هاش چه جوريه و . . وو .. وو

مرسي

پست بالا برای اطلاع بود و در مورد سئوالها باید بگم خیلی وقت پیش خریدمشون وشاید قیمتها بالا پایین شده باشه. یه پارامتر قیمت FPGA به سرعتش مربوطه. مثلاً EPM7128 64 - X رو در نظر بگیر. X بین 7 تا 12 میتونه باشه و هرچی به هفت نزدیک بشه قیمتش بیشتر میشه. مثلاً -7 رو یبار خریدم 12000 تومن در حالیکه -10 رو خریدم 7000 تومن. البته شنیدم -7 به 20000 تومن هم رسیده ولی بهتره خودت یه تحقیقی بکنی تا قیمت روز رو در بیاری. البته سرعتش مربوط به کلاک نیست بلکه سرعت پردازش داخلیه مثلاً یک دستور یک کلاکی تو -7 حدود 7 نانو ثانیه طول میکشه تا اجرا شه در حالیکه تو -12 حدود 12 نانو ثانیه طول میکشه http://www.scribd.com/doc/7138394/EPM7128

بنظر من که برای کارای دانشجویی که هیچ فرقی نداره یه دستور حالا 5 نانو ثانیه دیرتر اجرا شه!

در مورد پروتکل هم باید بگم تو تراشه های معمولی و اکثر حرفه ایها، من ندیدم از این پروتکلها پشتیبانی بشه چراکه سرعت این تراشه ها بسیار بالاتر از سرعت پروتکله. ولی خودت میتونی اونها رو با دستورات خودت بهم وصل کنی و پروتکل بسازی و جواب بگیری. خلی سخت نیست.

[naeemafar]

در حال حاضر یادگیری FPGA ارزش داره ؟

[Hesam_K]

برای کارای بزرگ و حرفه ای خیلی ازشمنده مثلاً یه ماژول پردازش تصویر بسازی که وصل بشه به دوربین، در فرودگاه مثلاً نصب بشه و چهره افرادی رو که اجازه عبور ندارن تشخیص بده. یا مثلاً ماژول کنترل کننده مسیر هواپیما و نشان دادن موقعیت هواپیما و . . .

برای کارای بزرگ که اینطوری باشه و دو تا کار به پستت بخوره، خرج 1 سالت رو در میاری. ولی با برنامه نویسی برای میکرو باید ماهی 2 برنامه بنویسی تا خرج ماهت در بیاد. کلاً FPGA خیلی کاره جالبیه ولی باید تو شرکتهای بزرگ و معتبر که به بالا بالاها وصلن کار کنی. برای سایر شرکت های کوچیک که حتی هزینه تحقیق هم ندارن بدرد نمیخوره.

[saeed_niknami]

با سلام ميشه يك نمونه از كارهاتونو در سايت بذاريد ممنون مي شم

چون تازگيها خيلي به اف پي جي آ علاقه مند شدم

من مي دونم چطوري كار مي كنه اما مثلا بخواهيم با RS-232 يا يك مبدل آنالوگ با ديجيتال استفاده كنيم چطوري مي شه

ممنون

[Hesam_K]

راستش از پروژه دانشگاهم که آخرین بار با اون کار کردم خیلی وقت میگذره و دیگه کاری با FPGA انجام ندادم. اون پروژه رو هم ندارم ولی اگر نسخه ای از پروتل (جدیداش مثلاً نسخه Summer یا Winter ش) رو داشته باشی، مثالهای واقعاً جالبی توش داره. اونا رو نگاه کن هم به قدرت پروتل پی میبری و هم مثالهای متنوع و کاملی پیدا میکنی.

[saeed_niknami]

با سلام

مگه اف پي جي آ رو با پروتل مينويسن

يه ذره توضيح بدين

[naeemafar]

برای کارای بزرگ و حرفه ای خیلی ازشمنده مثلاً یه ماژول پردازش تصویر بسازی که وصل بشه به دوربین، در فرودگاه مثلاً نصب بشه و چهره افرادی رو که اجازه عبور ندارن تشخیص بده. یا مثلاً ماژول کنترل کننده مسیر هواپیما و نشان دادن موقعیت هواپیما و . . .

برای کارای بزرگ که اینطوری باشه و دو تا کار به پستت بخوره، خرج 1 سالت رو در میاری. ولی با برنامه نویسی برای میکرو باید ماهی 2 برنامه بنویسی تا خرج ماهت در بیاد. کلاً FPGA خیلی کاره جالبیه ولی باید تو شرکتهای بزرگ و معتبر که به بالا بالاها وصلن کار کنی. برای سایر شرکت های کوچیک که حتی هزینه تحقیق هم ندارن بدرد نمیخوره.

پس زیاد کاربرد نداره

[Hesam_K]

با سلام

مگه اف پي جي آ رو با پروتل مينويسن

يه ذره توضيح بدين

البته متاسفانه خیلی ها از قابلیتهای ویژه و کلیدی این نرم افزار بی اطلاع هستند. یادمه اون زمانی که کلاس آموزش طراحی مدار چاپی میرفتم و استادم طراحی تحت پروتل رو یاد میداد خودش اصلاً فقط بلد بود نقشه باهاش بکشه و مدار چاپی بزنه و اصلاً از کاربردهای دیگه این نرم افزار منحصر بفرد بی اطلاع بود. شایدم علتش این باشه که چون با اسم پروتل شروع بکار کرد و فقط برای طراحی PCB ساخته شده بود الان هم به همین معروفه. شاید اگر وقت کنم یه مقاله چند صفحه ای در مورد کاربردهای Altium DXP (حالا این نام جدیدشه و پروتل دیگه حذف شده) بنویسم.

ولی اگر بخوام مختصری در مورد کاربرداش بگم ایناست:
- طراحی شماتیک: با این همه آشنا هستید و خیلی نقشه هم ممکنه توش کشیده باشید. امکانات خارق العاده ای برای کار با نقشه های بزرگ داره که تئصیه میکنم Help ش رو بخونید.

- طراحی مدار چاپی: این که دیگه آخرشه و با این هم آشنا هستید.

- شبیه سازی VHDL: از کاربردهای منحصر بفرد این نرم افزار که بعد از PCB خیلی مورد توجه اون شرکت هست و خیلی داره روش مانور میده، شبیه سازی زبانهای VHDL و Verilog هست. در کنار این حتی شما میتونید برنامه ای که برای FPGA نوشتید رو بدون نیاز به نرم افزار های Altera و Xilinx پروگرم کنید. من خودم این کار رو برای Max7000S مدل EPM7128SLC84-7 انجام دادم بنابراین میشه. همچنین خود آلتیوم بردی داره بنام نانوبرد که خیلی قابلیت های ویژه ای داره که چون خیلی زیاده حتماً برید به سایتش و ببینید.

- قابلیت آخری بیشتر مکانیکیه. یعنی فرض کنید همه کار مدارتون رو انجام دادید. نقشه هاشو کشیدید، PCB رو زدید، مدار رو ساختید، تست کردید و حالا میخواهید براش قاب یا جعبه طراحی کنید. تا قبل از نسخه سامر نرم افزار بهتون یه فایل خروجی میداد که اون فایل رو میتونستید با اتوکد باز کنید و جعبه رو اونجا طراحی کنید و از قابلیتهای اتوکد استفاده کنید. در این نسخه آخر دیگه هیچ احتیاجی به این کار هم ندارید و میتونید تو خود آلتیوم جعبش رو هم طراحی کنید.

بنابراین از ب بسم الله تا آخر پروژه رو میتونید با این نرم افزار انجام بدید. البته خیلی جزئیات دیگه هم داره که باید یکی بشینه و بنویسه. خیلی قابلیت هاش هم تو Help ش نیست نمیدونم چرا ولی واقعاً این نرم افزار شاهکاره. حتماً فیلمهاشو اگر تونستید ببینید که قدرتش رو نشون میده.

این ویدئو را حتماً ببینید چون خیلی مختصر هم راجع به نکته آخری که گفتم و هم قابلیت 3D حرف میزنه : http://www.altium.com/products/altiu...igner_home.cfm
این هم صفحه فیلم هاش هست : http://www.altium.com/Evaluate/democenter.cfm#

پس زیاد کاربرد نداره

بستگی داره چیکار میخوای باهاش بکنی. مثله Word میمونه اگر فقط میخوای توش تایپ بکنی و حداکثر کاری که بخوای بکنی Bold کردن باشه، نسخه اول Word هم همون کار رو انجام میده ضمن اینکه منابع سیستمت رو هم به هدر نمیده ولی اگر بخوای مقاله و کتاب بنویسی اونوقته که خودشو نشون میده. تو خود سایت آلتیوم یه صفحه ای است که اسامی چندین شرکت که از محصولات آلتیوم استفاده میکنن رو نوشته. تقریباً اسم تمامی شرکت های مهم الکترونیکی و غیره توش نوشته شده. شرکتهای مثله ,Intel, Microsoft, NASA, Microchip, Ford, Dimler Crissler, و خیلی های دیگه که یادم نیست اکثر شرکتهای تولید کننده مادر بورد و کارت گرافیکی و . . . احتمالاً میتونی اون صفحه رو تو سایتش پیدا کنی.

[sarv]

من میخام پروژه پایانی کار شناسی رو با fpgaوردارم.
البته یه چیزی که من متوجه شدم
توی ایران خیلی کم کار شده fpga و همه در حد شبیه سازی بوده.


میشه آموزش شبیه سازی vhdlرو با پروتل بزارین.

[arsalan681]

من با FPGA کار کردم و مداراتی مثل موتور استپ lcd صفحه کلید موس و ارتباط سریال و بیسیم و.. را باش راه انداختم البته شرط یادگیریش علاقه مندی و ذهن قوی برنامه نویسی می خواد اگه بخواین کمک میکنم با چند برنامه ساده شروع بشعه و شبیه سازی و ...