تراشه های برنامه پذیر

1. بسم الله الرحمن الرحیم تراشه های برنامه پذیر

2. مدارهای مجتمع ASIC برنامه پذیر توسط کاربر تمام سفارشی نیمه سفارشی تراشه منطقی میکروکنترلر PROM حافظه ها PAL میکروپروسسور CPLD IC های انالوگ CPU ها FPGA و غیره

3. ساختار فیزیکی تراشه برنامه پذیر یک بلوک از بلوکهای تراشه

4. ویژگی ای سی های ASIC برنامه پذیر توسط کاربر برنامه ريزي در کارخانه قابلیت خرید از بازار مدت زمان طولاني ساخت ( چندين ماه ) قابل پیکربندی مجدد هزينه بالای طراحی و تولید زمان به بازار رسیدن کم هزینه کم در تولید انبوه هزینه توسعه پایین کارايي بالا از لحاظ سرعت و ظرفيت مصرف توان پایین

5. انتقال به نرم افزار طرح شماتیک پروگرامر طراحی با کد تراشه برنامه پذیر

6. مزیت استفاده از FPGA نسبت به IC های استاندارد (مثل گیت ها، فلیپ فلاپ ، لچ و غیره) : • با استفاده از ان میتوان توابع بسیاری را توسط یک چیپ پیاده سازی نمود که در حجم دستگاه صرفه جویی میشود • از بین رفتن نویز ناشی از بکار گیری قطعات پراکنده • کاهش توان مصرفی مدار • افزایش سرعت پردازش • دقدقه ی ناشی از عدم تطابق ولتاژ ، جریان، فرکانس و غیره بین IC های متصل به هم از بین میرود • با استفاده از ان میتوان کلاکرا بطور هم زمان به اجزای مختلف متصل نمود • بدلیل عدم دسترسی به محتویات داخلی ان دقدقه ناشی از کپی برداری طرح از بین میرود • همزمان با کد نویسی میتوان از امکانات جانبی نرم افزار استفاده نمود که باعث کاهش زمان طراحی و اسان تر شدن طرح میشود • و غیره

7. مزیت استفاده از FPGA نسبت به CPU • پردازش موازی • واکنش بهتر به وقفه ها

8. FPGA ها بیشتر توسط دو شرکت اصلی Xilinx و Altera تولید میشوند که ای سی های هر دو در ایران یافت میشود . هر یک از این شرکت ها نرم افزار مخصوص به خود را در اختیار طراحان قرار میدهند .

9. برای طراحی توابع مورد نظر در FPGA چند روش وجود دارد • میتوان شماتیک تابع را در درون نرم افزار های مربوطه رسم نمود (این روش برای پیاده سازی توابع پیچیده مناسب نیست ) • استفاده از زبانهای برنامه نویسی که از معروف ترین انها زبان VHDL و Verilog است • استفاده از IP های ارائه شده توسط شرکت های سازنده تراشه (این شرکت ها توابع و پروتکل های پیچیده ( نظیر کدهای مربوط به یک نوع ارتباط سریال یا نوعی حافظه یا اسلات کامپیوتری یا یک CPU و یا میکرو کنترلر و غیره) را از قبل اماده میکنند و به طراح این امکان را میدهند تا وقت خود را صرف فراگیری پروتکل نکند و فقط کد های مورد نیاز خود را به انها متصل سازد) (البته بعضی از این کدها رایگان نیست )

10. آموزش كار با نرم افزار ISE براي شروع از مسير زير برنامه را اجرا كنيد Start Menu\Programs\Xilinx ISE Design Suite 12.2\ISE Design Tools\ Project Navigator

11. از منوي File گزينه ي New Project... را انتخاب كنيد. پنجره New Project Wizard ظاهر ميشود. • در قسمت Project Name fieldنام پروژه را تايپ كنيد (مثلا M1 ) • مسير مورد نظر را براي ذخيره پروژه جديد انتخاب كنيد. • در قسمتTop‐Level Source Typeگزينه Schematic را انتخاب كنيد • Nextرا بزنيد تا وارد صفحه Project settings شويد.

12. مشخصات آي سي مورد نظر خود را از روی ای سی خوانده و وارد كنيد. مثلا برايXC9536 مي توانيم اطلاعات رابصورت زير وارد كنيم. بقيه گزينه ها را در حالت پيش فرض رها كنيد. بر روي گزينه next كليد كنيد ودر پنجره بعدFinish را کلیک کنید

13. ايجاد يك سورس فايل • مطابق تصویر از قسمت Design روی فایلی که • ساختید کلیک راست کنید و Newsource را کلیک • نمایید 2. در پنجره ظاهر شده Schematic را انتخاب کنید و نام مورد نظر برای فایل را تایپ نمایید (مثلا my_ Schematic ) 3.تیک را برای گزینه Add to projectفعال کنید 4. گزینهFinish را بزنید بعد از چند لحظه محیط طراحی شماتیک ظاهر میشود

14. ایجاد طرح شماتیک

15. برای مثال تابع مقابل را برای نرم افزار توصیف میکنیم • از منوی Add گزینه Symbol را انتخاب میکنیم 2. در این منو از بخش Logic گزینه and 2 را انتخاب میکنیم و اشاره گر موس را بر روی محیط شماتیک منتقل مینماییم و یک کلیک میکنیم 3. برای سایر گیت ها هم از بخش Logic یک OR 2 و INV به طرح اضافه میکنیم 4. از منوی Add گزینه wire را انتخاب کنید و پایه های گیت ها را مطابق تصویر مقابل به هم متصل نمایید 5. از منوی Add گزینه I/O Marker را انتخاب کنید در پنجره ظاهر شده در سمت چپ گزینه Add an output marker را تیک بزنید و در جلوی خطی که به خروجی OR 2 وصل شده کلیک انجام دهید 6. روی پورت ایجاد شده کلیک راست کنید و Rename port را انتخاب کنید و در کادر باز شده F را به این پورت اختصاص دهید 7. برای ورودی گیتها نیز مرحله قبل را تکرار کنید با این تفاوت که اینبار گزینه Add an INPUT marker را انتخاب نمایید 8. در انتها از منوی فایل گزینه ذخیره سازی را کلیک نمایید

16. اختصاص پین ای سی به پورتها • مطابق تصویر از قسمت Design روی فایل my_Schematic (همان فایلی که ایجاد کردید) کلیک میکنید • از قسمت User Constrints روی FloorplanIO – per-s دوبار کلیک کنید • روی yes کلیک کنید • در برنامه ظاهر شده باید پین معادل هر درگاه را مشخص کنید . به این منظور مقابل نام هر پورت شماره پین مورد نظر را قرار دهید • این شماره برای ای سی مذکور باید بین عدد یک تا 44 باشد . درضمن نمیتوان از پین هایی که رنگی هستند استفاده کرد

17. 5. بعد از اختصاص پین به همه پورتها از برنامه خارج میشویم در این هنگام به پیغام داده شده yes میدهیم تا تغییرات ذخیره شود سنتز طرح • مطابق تصویر از قسمت Design روی فایل my_Schematic (همان فایلی که ایجاد کردید) کلیک میکنید • مطابق تصویر روی Run کلیک کنید • بعد از پایان باید برای کنار implement design • تیک سبز قرار گیرد در غیر اینصورت باید خطا های • گرفته شده را رفع نمایید