30/05/2013 FPGA Class 1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ SỐ TRÊN FPGA (FIELD-FROGRAMMABLE GATE ARRAY) BÀI 1: hoangquang.dientu@gmail.com Nhận hướng dẫn thiết kế số sử dụng ngôn ngữ Verilog-HDL trên FPGA Nội dung chính  Luồng thiết kế cơ bản  Các phần mềm sử dụng  Ngôn ngữ mô tả phần cứng  Khái quát về lý thuyết thiết kế số  KIT DE1  Cấu trúc FPGA  Một ví dụ thiết kế (phân tích, tổng hợp, mô phỏng và nạp KIT) 30/05/2013 FPGA Class 2 Luồng thiết kế cơ bản (Design Flow)  Sơ đồ khối, sơ đồ chân.  Thiết kế mức cổng logic  Viết RTL (Register Transfer Level) code 30/05/2013 FPGA Class 3  Tổng hợp và kiểm tra lỗi.  Mô phỏng thiết kế.  Gán chân tín hiệu và biên dịch file nạp.  Chạy kiểm tra chức năng trên FPGA Luồng thiết kế cơ bản 30/05/2013 FPGA Class 4  module MUX2 (input SEL, A, B, output F);  input SEL, A, B;  output F;  INV G1 (SEL, SELB);  AOI G2 (SELB, A, SEL, B, FB);  INV G3 (.A(FB), .F(F));  endmodule Miền thiết kế 30/05/2013 FPGA Class 5 Circuit Gate Silicon (Physical) Thiết kế trên FPGA và thiết kế ASIC (Appication_Specific Integrated Circuit) ASIC FPGA Ngôn ngữ Verilog , VHDL Verilog , VHDL Sản phẩm cuối cùng Chip chuyên dụng Code nhúm Thời gian thực hiện Lâu Nhanh hơn Chi phí ban đầu Cao Thấp hơn Các điểm khác Tái sử dụng và nâng cấp dễ dàng . Đơn giản là sửa code và nạp lại. Code được tổng hợp và tối ưu chuyên biệt cho thiết kế. Code được tổng hợp và tối ưu dựa trên cấu trúc của FPGA. 30/05/2013 FPGA Class 6 Các phần mềm  Microsoft Visio – Vẽ sơ đồ, vẽ mạch  EmEditor hoặc Notepad++ để viết code  Xemacs 21.4.21 để kết nối các mô-đun (module) tự động.  Quartus (8.1 hoặc 9.0) để kiểm tra và tổng hợp  ModelSim (5.7g hoặc 6.4a) để mô phỏng chức năng. 30/05/2013 FPGA Class 7 Ngôn ngữ mô tả phần cứng  Hardware Description Language (HDL)  VHDL (VHSIC HDL – Very-High-Speed Integrated Circuit HDL)  Verilog HDL (gọi ngắn gọn là Verilog).  Các phiên bản Verilog  1995  2001 (IEEE std 1364-2001) 30/05/2013 FPGA Class 8 Spartan3E Start KIT (Xilinx) 30/05/2013 FPGA Class 9  Giá: 395$ ~ 7,745 triệu  Các ngoại vi:  32-Mbyte DDR SDRAM  2-Mbyte serial Flash  512-Kbyte SRAM  4 switches, 8 leds  Ethernet 10/100 PHY  VGA  PS/2 port  Two 9-pin RS-232 serial port  16 character - 2 Line LCD DE2 Altera Board (TerAsic) 30/05/2013 FPGA Class 10  Giá: 495$ ~ 9,745 triệu  Với trường học: 269$  Các ngoại vi: •16-Mbyte StrataFlash •8-Mbyte SDRAM (enough to run uCLinux) •4-Mbyte Flash •18 switches with 18 red leds and 8 green ones •Ethernet 10/100 •Infrared port •24-bit Audio CODEC •PS/2 mouse or keyboard port •RS232 •TV Decoder (NTSC/PAL) •16 x 2 LCD Module •SD Card Socket [...]... COUNTER_9 FPGA Class 30/05/2 013 15 MẠch chi tiết COUNTER_9 Phân tích thiết kế mức thấp FPGA Class 30/05/2 013 16 Biên dịch với Quartus 9.0 Kết nối sau khi tổng hợp thành công Xem trực tiếp trên phần mềm Quartus 9.0 FPGA Class 30/05/2 013 17 Mô phỏng với ModelSim 6.4  Xem trực tiếp trên ModelSim 6.4 FPGA Class 30/05/2 013 18 hoangquang.dientu@gmail.com KẾT THÚC BÀI 1 FPGA Class 30/05/2 013 19 ... Class 30/05/2 013 11 Cấu tạo chip FPGA (1) FPGA Class 30/05/2 013 12 Cấu tạo chip FPGA (2) FPGA Class 30/05/2 013 13 Ví dụ minh họa luồng thiết kế  Ví dụ: Thiết kế một bộ đếm trong khoảng từ 0- 9 với 3 nút điều khiển  Nút 1: Reset đồng bộ hệ thống  Nút 2: Nút điều khiển đếm lên 1 đơn vị sau mỗi lần nhấn  Nút 3: Nút điều khiển đếm xuống 1 đơn vị sau mỗi lần nhấn FPGA Class 30/05/2 013 14 Sơ đồ khối...DE1 Altera Board (TerAsic)  Giá: 15 0$ ~ 3 triệu  Với trường học: 12 5$  Các ngoại vi: •Line In/Out, Microphone In (24-bit Audio CODEC) •Video Out (VGA 4-bit DAC) •Serial port (RS232) •PS/2 mouse or keyboard port •Expansion headers (two 40-pin headers) •8 MB SDRAM, 512 KB SRAM, 4 MB Flash •SD memory card slot •Four 7-segment displays 10 toggle switches, 10 red LEDs, 8 green LEDs . hướng dẫn thiết kế số sử dụng ngôn ngữ Verilog-HDL trên FPGA Nội dung chính  Luồng thiết kế cơ bản  Các phần mềm sử dụng  Ngôn ngữ mô tả phần cứng. 30/05/2 013 FPGA Class 1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ SỐ TRÊN FPGA (FIELD-FROGRAMMABLE GATE ARRAY) BÀI 1: hoangquang.dientu@gmail.com Nhận hướng dẫn thiết kế