به نام خدا

1. به نام خدا آزمایشگاه FPGA مقدمه، نرم افزار، دستورات ترکیبی تهیه کننده: دانیال کاتوزیان

2. در این جلسه چه خواهیم دید؟ • چرا پیاده سازی سخت افزاری؟ • چرا FPGA؟ • به شکل کلی چند نوع FPGA داریم؟ • با چه FPGA ای کار خواهیم کرد؟ • به زبان VHDL چطور برنامه بنویسم؟ • چطور برنامه را بر روی بورد اجرا کنم؟

3. 1 چرا پیاده سازی سخت افزاری؟ • با وجود اینکه پیاده سازی نرم افزاری ساده تر است چرا الگوریتم خود را پیاده سازی سخت افزاری کنیم؟ فرضا 1 واحد زمانی طول بکشد. پیاده سازی نرم افزاری پیاده سازی سخت افزاری • به دلیل سرعت بیشتر فرمول توان مصرفی P رابطه مستقیم با f فرضا 2 واحد زمانی طول بکشد. • به دلیل توان کمتر 1. C = A and B حداقل در دو کلاک فرضا 1 واحد زمانی طول بکشد. توان بیشتر توان کمتر یک ضرب • به دلیل اعتماد پذیری بیشتر 2. F = D or E • به دلیل امنیت بیشتر . . . 2 واحد زمانی طول می کشد. . . .

4. 2 چرا FPGA؟ • چند نوع پیاده سازی سخت افزاری داریم؟ با قطعات گسسته و آماده با سخت افزارهای برنامه پذیر • :FPGA • تعداد قطعات زیاد • سریع • غیر قابل تغییر • کم توان • حساس به نویز • قابل تغییر • قطعات محدود • مناسب برای طراحی های پیچیده • طراحی زمان بر • موجود در اندازه های کوچک . . . . . . برای طراحی های ساده

5. 3 به شکل کلی چند نوع FPGA داریم؟ • Logic Block ها چند نوع هستند؟ • Switch ها چند نوع هستند؟ • یک FPGA از چه چیزی ساخته شده؟ LUT SRAM EEPROM MUX • قابل برنامه ریزی مجدد. • تعداد ترانزیستور وابسته به طراحی است. • فرآیند طراحی ساده تر است. • قابل برنامه ریزی مجدد. • ترانزیستور کمتر می خواهد. • پیچیدگی و تاخیر طراحی به پیچیدگی تابع وابسته نیست. • حافظه آن غیر فرار است. • ترانزیستور زیادی نیاز دارد. • تاخیر برای توابع پیچیده بیشتر می شود. • برای ساخت، ترانزیستور زیاد نیاز دارد. • گران تر است. • روند طراحی پیچیده تر است. • حافظه آن فرار است.

6. 4 با چه FPGA ای کار خواهیم کرد؟ کلید و چراغ تغذیه اصلی FPGA : Xilinx LCD کارکتری 16 در 2 Family: Spartan3 بازر کانکتور تغذیه اصلی Device: XC3S400 Memory : Flash نوسان ساز با فرکانس 50 مگا هرتز Package: PQG208 Model : XCF04S LED پورت VGA LED Speed: -4 Size : 4 Mbit Reset کلید ها با آرایش ماتریسی Logic block: LUT پورت RS232 پورت Jtag سون سگمنت آند مشترک Programmable switch: SRAM پورت USB کلید فشاری کلاک دستی کلید فشاری پورت PS2 ورودی ADC Dip switch Dip switch خروجی DAC

7. 5 به زبان VHDL چطور برنامه بنویسم؟ Architecture اسم کدof نام قطعهis چیزهای کمکی begin کد End اسم کد; Code AND_GATE Library IEEE; Use IEEE.std_logic_1164.All; Use IEEE.std_logic_arith.All; Use IEEE.std_logic_unsigned.All; فراخوانی کتابخانه Signal ترتیبی When-else Entity نام قطعهis Port ( نام ورودی: in <type> ; : نام خروجی out <type> ) ; End نام قطعه; AND_GATE AND_GATE :=‘1’ A : in <type> ; Std_logic_vector(7 downto 0) ; تعیین ورودی و خروجی تعیین ورودی و خروجی Constant :=“10100” With-select Signal نام کمکی:<type>; TEMP از تعداد یکی کمتر B : in <type> ; Std_logic_vector(7 downto 0) ; :=X”5F” Std_logic تک بیتی O: out <type> ); Std_logic_vector(7 downto 0) ); :=7 A ترکیبی Withعبارت تحت بررسیselect سیگنال<= عبارت 1 when شرط 1 , عبارت 2when شرط 2 , عبارت 3 ; O A>B سیگنال<= عبارت 1 when شرط 1 else عبارت 2when شرط 2 else عبارت 3 ; “00000000” کد نویسی AND_GATE Std_logic_vector (n downto 0) چند بیتی یک عدد تک بیتی + , - , * , / , ** چند بیتی O<=A+B; O “00000000” “11110000” A<B O <= A and B ; “01010101” Signal TEMP: Std_logic_vector (7 downto 0) :=X”5F” ; AND , OR , XOR , NOT O<=AORB; “01010101” “00001111” “11111111” Integer یک عدد O<=A(7 downto 4)&B(3 downto 0); & عمومی Code “11111111”

8. 6 چطور برنامه را بر روی بورد اجرا کنم؟ • با نرم افزار ISE کار خواهیم کرد. • باید فایل UCF بسازیم. شبیه سازی پیاده سازی A[0] 34 net “ نام ورودی خروجی“ loc=Pشماره پین;