FPGA PRTOTYPING BY VHDL EXAMPLES

FPGA PRTOTYPING BY VHDL EXAMPLES

Học VHDL qua các ví dụ cụ thể

Download tại đây

Theo Dlbkhn.com.vn

Đấu giá trực tuyến hàng đầu Việt Nam

Tích hợp công nghệ FPGA & FPAA trong các hệ thống đo lường – điều khiển

Trong những năm gần đây, với sự phát triển của công nghệ bán dẫn trong việc tạo ra những bộ vi xử lí và vi điều khiển, các hệ thống đo lường và điều khiển ngày càng thông minh hơn, giải quyết nhiều bài toán phức tạp hơn.

The FPGA development board

Tuy nhiên, để các hệ thống này ngày càng hoàn thiện và dễ sử dụng thì vi xử lí và vi điều khiển chưa thể đáp ứng hết những yêu cầu. Chính vì vậy, cần phải sử dụng những kết quả của những thành tựu mới để xây dựng các hệ thống.
Sự xuất hiện của các thiết bị có thể lập trình như FPGA (Field Programmable Gate Array) và FPAA (Field Programmable Analog Array) đã tạo ra một bước đột phá trong việc xây dựng các hệ thống tích hợp (SoC – System on Chip)[1]. Với công nghệ FPGA, đã có rất nhiều công trình nghiên cứu để giải quyết các bài toán có yêu cầu khối lượng tính toán lớn như các bài toán về xử lí tín hiệu số, mật mã và nhận dạng[5]. Với công nghệ FPAA các nghiên cứu hiện nay đang tập trung vào các bài toán về lọc tương tự, thu thập số liệu[6]. FPGA
FPGA là một vi mạch tích hợp, có thể lập trình được để thực hiện các chức năng khác nhau. FPGA được xây dựng nên từ hai phần là PLD (Programmable Logic Device) và ASIC (Application Specific Integrated Circuit)[4], ngoài ra nó còn có một đặc điểm nổi bật là có thể tái lập trình. Về cấu trúc FPGA bao gồm các CLB (Configurable Logic Block) và IOB (Input Output Block) liên kết với nhau theo dạng ma trận

Các CLB là các cổng logic có thể lập trình nó bao gồm một số các flip-flop và một mạch logic tổ hợp. Các CLB được liên kết với nhau theo cách thức mà người sử dụng lập trình cho nó. Các IOB là các khối vào/ra được lập trình như cổng vào hoặc ra hoặc theo cả hai hướng.
FPAA
Cũng giống như FPGA , FPAA bao gồm các khối CAB (Configurable Analog Block). Mỗi một CAB lại bao gồm một bộ khuếch đại thuật toán, một khối PCA (Programmable Capacitor Array) và một khối PRA (Programmable Resistor Array) có cấu trúc như sau

Các nghiên cứu hiện nay chủ yếu đi theo hướng kết hợp các bộ FPGA với những bộ xử lí thông thường trong một chip tạo ra một hệ thống mới RCS (Reconfigurable Computinyt System)[5]. Đây là một mô hình mới trong thiết kế các hệ thống có khả năng tính toán rất mạnh, thay thế được cho những máy tính lớn. Không những thế, do các thiết bị này có khả năng tái lập trình nên các hệ thống này có độ linh hoạt cao có thể thay đổi lại cấu hình để đáp ứng nhiều thuật toán hay các yêu cầu khác nhau về phần cứng trong quá trình hệ thống đang hoạt động, theo mô hình sau

Trong lĩnh vực đo lường điều khiển các đối tượng chủ yếu tồn tại dưới dạng tương tự, do đó để đo và điều khiển ta phải sử dụng các mạch tương tự. Một nhược điểm trong mạch tương tự là độ tích hợp không cao và không thể sử dụng những thuật toán phức tạp. Chính vì vậy cần phải xây dựng một mô hình mới kết hợp cả hai công nghệ này cho các bài toán đo lường điều khiển có yêu cầu về tốc độ tính và khả năng đáp ứng nhanh.
Dựa trên một số các nghiên cứu chúng ta có thể tổng hợp và đưa ra một mô hình tổng quát như sau:

Các lớp ứng dụng sẽ được mô hình hoá và đưa vào PC sau đó nạp vào FPGA & FPAA, các bộ biến đổi ADC & DAC là bộ phận để hệ thống có thể giao tiếp với các thành phần bên ngoài.
Trên đây là giới thiệu một cách tổng quan về công nghệ FPGA & FPAA. Đây là các công nghệ mới mà khả năng ứng dụng của nó rất lớn, đặc biệt là với các bài toán yêu cầu đáp ứng về tốc độ xử lí. Mặt khác, do có khả năng tái lập trình nên nó có tính linh hoạt cao, đáp ứng được nhiều bài toán khác nhau.

Tài liệu tham khảo
[1] Hartenstein , R , “A Decade of Reconfigurable Computing : A Visionary Retrospective “ Proceedings of Design , Automation and Test in Europe .Pp 642-649 , 2001
[2] L.Lagade , D.Lavenier , E.Fabiani , B.Pottier , “ Placing , Routing and Editng Virtual FPGAs “ . FPL’ 01 , August 2001
[3] Xilinx , Inc , Vitex 2.5V Field Programmable Gate Array , May 2000
[4] Motorola . 1997 . Introducing Motorola’s Field Programmable Analog Array . Semiconductor Technical Summary, Inc. 1997
[5] L.P. Kung “Obtaining Performance and Programmability Using Reconfigurable Harware for Media Processing“ PhD Thesis at MIT. Ferbruary 2002
[6] R.Zebulum “A Reconfigurable Platform for the Automatic Synthsis of Analog Circuits“. Jet Propulsion Laboratory, California

Theo dlbkhn.com.vn