LOGIKAI TERVEZÉS PROGRAMOZHATÓ ÁRAMKÖRÖKKEL
Előadó: Dr. Oniga István E t i docens Egytemi d
A tárgy weboldala •
http://irh.inf.unideb.hu/user/onigai/LTPA/logikai tervezes.html http://irh.inf.unideb.hu/user/onigai/LTPA/logikai_tervezes.html
Adminisztratív információk • • • • • • • • •
Tárgy: Logikai tervezés programozható áramkörökkel Okt tó Dr. Oktató: D Oniga O i IIstván t á (
[email protected]) ( i i t @i f id b h ) Kurzuskód: INBV831 Félé 1 Félév: Típus: Előadás/Gyakorlat Ó Óraszám/hét: 2+2 Kredit: 5 Státusz: Normál Előfeltételek: Digitális technika
Az előadás célja • • • • • •
A di digitális itáli ttervezés é alapfogalmainak l f l i k megismerése i é A legelterjedtebb FPGA családok belső felépítésének megismerése H d l í ó (HDL) nyelvek Hardverleíró l k megismerése i é Megismerni az eszköz programozási tulajdonságait. A Xilinx fejlesztői környezet megismerése Digitális áramkörök tervezése, fejlesztése Spartan-3E FPGA f jl tő fejlesztőpaneleken l k
Tárgyleírás 1. Alapfogalmak 2 Egyszerű programozható logikai áramkörök (SPLD): PAL, 2. PAL PLA PLA, GAL GAL, PROM áramkörök 3. Komplex p pprogramozható g logikai g áramkörök: CPLD és FPGA áramkörök 4. A hardver programozás fogalma. Programozható logikai áramkörök fejlesztőrendszerei. A tervezés lépései a feladat meghatározásától, a teljes digitális rendszer megvalósításáig. 5. Rajz, illetve hardver leíró nyelv (HDL) alapú tervezés. Hardver leíró nyelvek (VHDL, Verilog) 6 A Verilog 6. V il nyelv l alapelemei, l l i egyszerűű áramkörök á kö ök modellezése d ll é
Tárgyleírás 7. 8. 9 9. 10. 11 11. 12. 13 13. 14.
A ’testbench’ testbench fogalma, prototípustesztelés RTL-szintü kombinációs áramkörök tervezése Szekvenciális áramkörök tervezése A HDL további nyelvi elemei Számlálók regiszterek tervezése Számlálók, Állapotautomaták FPGA-val Tervezési példák HDL nyelven ZH
Laborgyakorlat 11. Ad Adminisztráció, i i t á ió bbevezetők tők • Gyakorlati tudnivalók, balesetvédelem • Jegyzetanyagok, J t k S Segédeszközök, éd kö ök
2. Ismerkedés az ISE fejlesztőrendszerrel és a LOGSYS kártyával 3. Első projekt (Rajz) – egyszerű logikai kapuk 4. Második projekt (Verilog) – egyszerű logikai kapuk 5 Számlálók (Verilog) 5. 6. Komparátorok. Multiplexerek. 7 Fél öösszeadó. 7. dó Teljes T lj öösszeadó dó
Laborgyakorlat 8 Kódolok, 8. Kód l k ddekódolok. kód l k – –
9. 10. 11 11. 12. 13 13. 14. 15.
4 digites hétszegmenses kijelző meghajtása Pontmátrix kijelző
Másodpercszámláló (4 digites) Digitális óra Jelzőlámpa 1. 1 Jelzőlámpa 2 (másodperc számlálóval) Stopwatch (IPcore használata, DCM használata) M Memoriák iák PWM Értékelés (4 óra)
Vizsgáztatási módszer Megajánlott jegy a ZH + gyakorlatok eredménye alapján Vizsga: írásbeli Osztályozás: • Gyakorlati feladatok, 50% • Kollokvium, 50%
Jegyzet tankönyv, Jegyzet, tankönyv felhasználható irodalom •
• • • • •
Thomas L. Floyd, Digital Fundamentals,ISBN-10: 0132359235 Programable Logic Handbook: PLD PLD, CPLDs and FPGAs - Ashok K K. Sharma Sharma, 2000; Mark Zwolinski,Digital System Design With VHDL, 2nd Edition, ISBN 0-13-039985-X John F. Wakerly: y Digital g Design, g Prentice Hall, 2001, ISBN 0-13-089896-1 Logic and Computer Design Fundamentals - M. Morris Mano; Charles R. Kime, editia 2, Prentice Hall, 1997; Digital Design principles and Computer Arhitecture - Edward Karalis, Prentice Hall, 1999.
Jegyzet tankönyv, Jegyzet, tankönyv felhasználható irodalom •
•
•
Pong P. Chu, FPGA Prototyping By Verilog Examples: Xilinx Spartan-3 Version, ISBN: 978 0 470 18532 2 978-0-470-18532-2 Pong P. Chu, FPGA Prototyping by VHDL Examples: Xilinx Spartan-3 Version, ISBN: 9780-470-18531-5 Clive Maxfield, The Design Warrior's Guide to FPGAs. Devices, Tools and Flows, ISBN: 0750676043 Steve Kilts, Advanced FPGA Design: Architecture, Implementation, and Optimization, ISBN: 978-0-470-05437-6
Hivatkozások [1] A Xilinx cég honlapja http://www.xilinx.com [2] Az Altera cég honlapja: http://www.altera.com [3] A LOGSYSY eszköz kö honlapja h l j http://logsys.mit.bme.hu htt //l it b h [4] A Xilinx tervezőeszközei http://www.xilinx.com/products/design_resources/design_tool/index.htm [5] A Xilinx ISETM WebPACKTM csomagja http://www.xilinx.com/ise/logic_design_prod/webpack.htm http://www xilinx com/ise/logic design prod/webpack htm [6] A Xilinx ISETM WebPACKTM telepítése http://www.inf.unideb.hu/~jvegh/edu/hw/xilinx/XilinxISEWebPACKtelepites.pdf
[7] Regisztrációs szám az installáláshoz http://www.inf.unideb.hu/~jvegh/edu/hw/xilinx/RegID.txt [8] A Xilinx WebPACKTM Quick Start Manual http://www.inf.unideb.hu/~jvegh/edu/hw/xilinx/qst.pdf [9] A LOGSYS driver http://shrek.unideb.hu/~janos.vegh/fpga/LOGSYS/LOGSYS_Driver htt // h k id b h / j h/f /LOGSYS/LOGSYS D i [10] A LOGSYS installálása http://shrek.unideb.hu/~janos.vegh/fpga/LOGSYS/LOGSYStelepites.pdf [11] A .NET futtatórendszere http://shrek.unideb.hu/ http://shrek.unideb.hu/~janos.vegh/fpga/LOGSYS/dotnetfx.exe janos.vegh/fpga/LOGSYS/dotnetfx.exe [12] http://www.vhdl-online.de/tutorial/ [13] http://www.asic-world.com/verilog/veritut.html
Hivatkozások [1] A Xilinx cég honlapja http://www.xilinx.com [2] Az Altera cég honlapja: http://www.altera.com [3] A LOGSYSY eszköz kö honlapja h l j http://logsys.mit.bme.hu htt //l it b h [4] A Xilinx tervezőeszközei http://www.xilinx.com/products/design_resources/design_tool/index.htm [5] A Xilinx ISETM WebPACKTM csomagja http://www.xilinx.com/ise/logic_design_prod/webpack.htm http://www xilinx com/ise/logic design prod/webpack htm [6] A Xilinx ISETM WebPACKTM telepítése http://www.inf.unideb.hu/~jvegh/edu/hw/xilinx/XilinxISEWebPACKtelepites.pdf
[7] Regisztrációs szám az installáláshoz http://www.inf.unideb.hu/~jvegh/edu/hw/xilinx/RegID.txt [8] A Xilinx WebPACKTM Quick Start Manual http://www.inf.unideb.hu/~jvegh/edu/hw/xilinx/qst.pdf [9] A LOGSYS driver http://shrek.unideb.hu/~janos.vegh/fpga/LOGSYS/LOGSYS_Driver htt // h k id b h / j h/f /LOGSYS/LOGSYS D i [10] A LOGSYS installálása http://shrek.unideb.hu/~janos.vegh/fpga/LOGSYS/LOGSYStelepites.pdf [11] A .NET futtatórendszere http://shrek.unideb.hu/ http://shrek.unideb.hu/~janos.vegh/fpga/LOGSYS/dotnetfx.exe janos.vegh/fpga/LOGSYS/dotnetfx.exe [12] http://www.vhdl-online.de/tutorial/ [13] http://www.asic-world.com/verilog/veritut.html
Programmable og a ab e Routing out g
16
Az ISE fejlesztőrendszer •
Xilinx ISE - Integrated Software Environment – integrált szoftverkörnyezet –
•
a Xilinx cégg FPGA-ihoz és CPLD-ihez kifejlesztett j szoftver.
ISE WebPack - ISE rendszer egyszerűbb, de funkcionálisan komplett változata – –
–
csak a Xilinx cég IC-ivel való implementálást támogatja , nem támogatja az összes család összes IC-jét, hanem tipikusan csak a kisebb komplexitásúakat, komplexitásúakat ingyenes szoftver, szabadon letölthető.
Xilinx ISE bemutatása
Sources window (források)
Munka ablak (editor)
Process window (feldolgozások ) Console (üzenet ablak)
A LOGSYS rendszer •
LOGSYS Spartan-3E Spartan 3E FPGA kárt kártyaa
•
LOGSYS fejlesztői kábel
•
LOGSYS grafikus felhasználói felület
• •
Xilinx Platform Cable USB emulátor LOGSYS FLASH programozó alkalmazás
