پاورپوینت کامل و جامع با عنوان FPGA و آموزش زبان برنامه نویسی VHDL در 82 اسلاید - دانلود فایل

دانلود فایل پاورپوینت کامل و جامع با عنوان FPGA و آموزش زبان برنامه نویسی VHDL در 82 اسلاید

دانلود فایل پاورپوینت کامل و جامع با عنوان FPGA و آموزش زبان برنامه نویسی VHDL در 82 اسلاید

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 .

فهرست مطالب:
مقدمه
ASIC چیست؟
مزایا
معایب
FPGA چیست؟
مزایا
معایب
کاربردها
شرکت های سازنده
ساختار داخلی FPGA
پیاده سازی مدارهای دیجیتالی با FPGA
پیاده سازی مدارهای ترتیبی با FPGA
ضرب کننده
میکروپروسسور داخلی
مراحل مختلف ساخت FPGA
طراحی ابتدایی
زبان VHDL
شبیه سازی
سنتز
پیاده سازی
ساختار یک برنامه VHDL
معرفی کتابخانه Library Declaration
موجودیت Entity
معماری Architecture
طراحی یک گیت NAND ساده در VHDL
طراحی یک نیم جمع کننده در VHDL
انواع داده در VHDL
داده های از قبل تعریف شده
داده های تعریف شده توسط کاربر
نحوه تعریف نوع جدید داده
کتابخانه ها
بسته
انواع عملگرها
انواع ساختارها در VHDL
عبارت IF
عبارت WHEN
طراحی یک مدار مقایسه کننده در VHDL
طراحی یک دیکور 8*3 در VHDL
طراحی یک مالتی پلکسر 1*8 در VHDL
عبارت WITH
عبارت CASE
حلقه FOR LOOP
خاصیت های داده ها
خاصیت های سیگنال ها
انواع تاخیر در VHDL
و...

VHDL

FPGA

گیت منطقی

سیگنال

کامپایلر

مقاله