دانلود گزارش کارآموزی آشنایی با FPGA & CPLD ونرم افزار MAX+PLUS II

اختصاصی از یارا فایل دانلود گزارش کارآموزی آشنایی با FPGA & CPLD ونرم افزار MAX+PLUS II دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : word(قابل ویرایش)

تعداد صفحات:46

فهرست مطالب:

روش های پیاده سازی مدارات دیجیتال

        · تراشه های استاندارد                               1

        · تراشه های قابل برنامه ریزی دیجیتال                     1

        · آرایه های قابل برنامه ریزی  PLA) ها)                    2

        · PAL   ها                                    3

        · برنامه ریزی  PLA ها و  PAL ها                         4

        · قطعات قابل برنامه ریزی پیچیده  CPLD) ها)                6

        · FPGA ها                                    10

 قطعات تجارتی

        ·  PLD های ساده (SPLD)

        ·  PLD  های پیچیده (CPLD)

        · FPGA ها                                    21

طراحی مدارات دیجیتال بوسیله تراشه های FPGA, CPLD

        · نرم افزار MAX + PLUS II                           24

        · روش های برنامه ریزی تراشه های FPGA, CPLD

        · استاندارد IEEESTD 1149.1

چکیده:

روش های پیاده سازی مدارات دیجیتال

تراشه های استاندارد
یک روش کاملا معمولی که تا اواسط دهه 1980 جهت تحقق مدارات دیجیتالی و توابع منطقی رایج بود استفاده از تراشه های استانداردی بود که در داخل هر کدام از این تراشه ها تعداد محدودی گیت دیجیتال قرار داشت این تراشه ها اکنون نیز رایج هستند و به تراشه‌های سری 7400 مشهور هستند. تعداد انواع این گروه از تراشه ها زیاد است می توان مدار داخلی هر کدام از آنها را از کتب و کاتالوگ های مرجع این تراشه ها بدست آورد.



یک تراشه استاندارد از سری 7400    
تراشه های قابل برنامه ریزی دیجیتال
بعلت اینکه تعداد گیتهای داخل یک تراشه استاندارد کم ومحدود است در نتیجه تعداد توابعی که می توان با یک تراشه از سری 7400 ایجاد نمود خیلی محدود است. و در نتیجه این تراشه ها را جهت ساخت مدارات بزرگ دیجیتالی نامناسب می سازد.
اما با پیشرفت صنعت میکروالکترونیک و با استفاده از تکنولوژی VLSI می توان تعداد خیلی زیادی از گیت ها را در داخل یک تراشه با همان ابعداد تراشه های استاندارد ایجاد نمود. چنین تراشه هایی در دهه 1970 و با نام قطعات قابل برنامه ریزی (PLD) مطرح شدند.
یک قطعه PLD تراشه ای با کاربرد عمومی است و میتوان در داخل آن یک مداردیجیتال را پیاده سازی نمود در داخل این قطعه مجموعه ای از مدارات دیجیتال هستند که توسط شخص برنامه ریز به دلخواه در مدار قرار می گیرند. بعبارت دیگر PLD را میتوان بصورت یک جعبه سیاه black–box دید که از یک طرف ورودی ها به آن وارد شده و با استفاده از گیت‌ها و مدارات دیجیتالی که در خود جای داده توابعی از ورودی ها را در خروجی خود ایجاد می‌کند این کار توسط کلیدهای قابل برنامه ریزی جهت انتخاب گیتها قابل انجام است.



یک قطعه قابل برنامه ریزی به صورت یک جعبة سیاه
آرایه های قابل برنامه ریزی (PLA) ها
قطعات قابل برنامه ریزی (PLA) ها شامل دسته ها و انواع مختلفی هستند. نخستین وابتدائی ترین انواع این تراشه ها (PLA) ها می باشند در شکل زیر ساختار کلی یک (PLA)  به نمایش درآمده است:





ساختار کلی یک PLA        

ایده اساسی این طرح بر مبنای پیاده سازی توابع منطقی به صورت حاصل جمع حاصل ضرب ها (sop) پایه گذاری شده است در این طرح  PLA شامل یک مجموعه گیت های AND است که به ورودی تعدادی گیت OR متصل شده اند. همانطور که در شکل هم دیده می شود ورودی های  PLA  شامل Xn,………………X1 از مجموعه یک سری بافرها عبور می کنند که بعد از این طبقه مقادیر اصلی و معکوس شده ورودیها را جهت استفاده در طبقه بعدی خواهیم داشت و این سیگنالها وارد قسمتی بنام AND PLANE یا آرایه ای از AND ها می شوند وجملات حاصظرب (P1(PRODUCT TERMS الی PK را ایجاد می‌کنند هر کدام از این جملات حاصلضرب نیز به ورودی تعدادی OR متصل شده و با ایجاد حاصلجمع حاصلضرب ها می توان به تابع مورد نظر دسترسی پیدا کرد.

(PLA) ها :
همانطور که در قسمت قبل مشاهده شد در قطعات PLA  هم آرایه های AND و هم آ‌رایه های OR قابل برنامه ریزی بودند. از لحاظ عملی وجود کلیدهای قابل برنامه ریزی دو شکل عمده برای سازندگان  PLD  ایجاد می‌کند.
اولا: که ایجاد این سوئیچها در داخل یک تراشه عملیات ساخت تراشه را سخت می‌کند و ثانیا: مشخصات سرعتی تراشه تاثیر منفی می گذارد.
این عوامل سبب شده اند که قطعات قابل برنامه ریزی به گونه جدیدی طراحی شوند که تعداد کلیدهای قابل برنامه ریزی درداخل تراشه کاهش یابد و بدین ترتیب تراشه های  PAL  بوجود آمدند که در داخل آنها تعدادی AND موجود است که ورودی های قابل برنامه ریزی جهت ایجاد جملات حاصلضرب دارند. اما ورودی گیت های OR در طبقه بعد قابل برنامه ریزی نیستند. این تراشه ها از عمومیت بیشتری نسبت به  PLA  ها برخوردار هستند چون هم مشخصات دینامیکی بهتری نسبت به آنها دارند و هم قیمت پایین تری دارند.
مثالی از یک تراشه  PAL  در شکل زیر آمده است . در مقایسه با  PLA  ها ،  PAL ها دارای قابلیت انعطاف کمتری هستند. برای جبران این امر تراشه های  PAL  در رنجی از ندازه های مختلف ساخته میشوند.

دانلود پروژه بررسی FPGA وکاربردهای آن

اختصاصی از یارا فایل دانلود پروژه بررسی FPGA وکاربردهای آن دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : word(قابل ویرایش)

تعداد صفحات:60

فهرست مطالب:
مقدمه
ساختار کلی   FPGA
مقایسه FPGA با MPGA
مراحل پیاده سازی یک طرح بر روی F PGA
جایگزینی و سیم کشی اتصالات داخلی
انواع متفاوت معماری های F PGA
معیارهای اساسی انتخاب واستفاده ازF PGA
تکنولوژی های مختلف برنامه ریزی
استفاده از S RAM
استفاده از Anti_Fuse
استفاده از تکنولوژی های گیت شناور( E EPROM, EPROM  )
معماری بلوکهای منطقی
اثر معماری بلوکهای منطقی بر کارایی F PGA
معماری اتصالات قابل برنامه ریزی
تراشه های قابل بر نامه ریزیCPLD
مقایسه FPGA ها و CPLD ها
انواع PLD ها
مقایسه معماری CPLD ها و FPGA ها
مقایسه CPLD ها و FPGA از نظر اتصالات داخلی
بهره برداری از گیت های منطقی
تکنولوژی ساخت تراشه
زبان توصیف سخت افزاری AHDL
نمادها
اسامی در AHDL
گروهها
محدوده و زیر محدوده گروهها
عبارات بولی
عملگرهای منطقی
عملگرهای حسابی
مقایسه گرها
حق تقدم در عملگرهای بولی و مقایسه گرها
گیتهای استاندارد(ساده)
بافر TRI
ماکروفانکشن ها
پورتها
نگاهی گذرا به VHDL
ویژگیهای زبان VHDL
دستورات زبان VHDL
مراحل پیاده‌سازی برنامه‌های  VHDL در FPGA


مقدمه:
امروزه  با پیشرفت در زمینه ساخت قطعات قابل برنامه ریزی در روشهای طراحی  سخت افزار تکنولوژی V LSIجایگزین SSI شده است.رشد سریع الکترونیک سبب شده است تا امکان طراحی با مدارهای مجتمعی فراهم شود که درآنها استفاده از قابلیت مدار مجتمع با تراکم بالا و کاربرد خاص نسبت به سایر کاربردهای ان اهمیت بیشتری دارد. از اینرواخیرا مدارهای مجتمع با کاربرد خاص(  Integrated Circuit (Application  Specific به عنوان راه حل مناسبی مورد توجه قرار گرفته است(ASIC) وروشهای متنوعی در تولیداین تراشه ها پدیدآمده است.در یک جمع بندی کلی مزایای طراحی به روش A SIC عبارت است از :
•    کاهش ابعاد و حجم سیستم
•    کاهش هزینه و افزایش قابلیت اطمینان سیستم که این امر ناشی ازآن است که بخش بزرگی از یک طرح به داخل تراشه منتقل میشود وسبب کاهش زمان ، هزینه مونتاژ راه اندازی ونگهداری طرح می شود و در نتیجه قابلیت اطمینان بالا میرود.
•    کاهش مد ت زمان  طراحی وساخت وعرضه به بازار
•    کاهش توان مصرفی ,نویز واغتشاش
•    حفاظت از طرح:سیستم هایی مه با استفاده از تراشه های استاندارد ساخته می شوند به علت وجود اطلاعات کامل در مورد این تراشه ها به راحتی از طریق مهندسی معکوس قابل شناسایی و مشابه سازی هستند.در عین حال امنیت طرح در تجارت از اهمیت زیادی بر خوردار است و اکثر طراحان مایلند تا از این بابت اطمینان حاصل کنند .
اولین تراشه قابل برنامه ریزی که به بازار عرضه شد ، حافظه های فقط خواندنی برنامه پذیر PROM)) بود که خطوط آدرس به عنوان ورودی وخطوط داده به عنوان خروجی این تراشه ها تلقی می شد. PROM شامل  دسته ای از گیتهای  AND ثابت شده(غیر قابل برنامه ریزی ) که به صورت رمز گشا بسته شده اند و نیز یک ارایه O R قابل برنامه ریزی  است.
از آنجایی که PROM دارای قابلیت های لازم برای پیاده سازی مدارهای منطقی نمی باشد، از این تراشه ها بیشتر به عنوان حافظه های قابل برنامه ریزی استفاده می شود.
این قطعات دارای دو آرایه قابل برنامه  ریزی AND,OR هستند .در سال 1920 Philips, ساختار PLA  را به بازار عرضه کرد که دواشکال ان  هزینه گران ساخت ان وسرعت کم آن بود.
شرکت Memories   Monolitic  برای پوشش دادن اشکالات PLA ساختار آرایه قابل  برنامه ریزی منطقی PAL را به بازار عرضه کرد. PAL شامل  یک آرایه AND قابل برنامه ریزی و یک OR تثبیت شده است.
PALهای استاندارد،آرایشهای متفاوتی دارند که هر یک از آنها توسط عددی یکتا مشخص می شوند.این عدد همیشه  با پیشوند PAL  شروع می- شود .دو رقم بعدازPAL , تعداد ورودیها را نشان می دهد که شامل خروجیهایی است که به صورت ورودی به کار روند.حرف بعد از تعداد ورودیها نوع خروجی را نشان می دهد:
L  یعنی فعال پایین,  H  یعنی فعال بالا و  P یعنی قابل برنامه ریزی .
یک یا دو عد د بعدی که بعد از نوع خروجی قرار می گیرد،تعداد خروجیهاست. به عنوان مثال PAL10L8  دارای 10 ورودی و8 خروجی فعال پایین است.
علاوه بر این شماره  PALمی تواند  پسوند هایی برای تعیین سرعت ،نوع بسته بندی و حوزه حرارتی داشته باشد.
بعد از PAL، یکی از تراشه های منطقی قابل برنامه ریزی PLD(Programable Logic Device) که در بسیاری از کاربرد ها،جایگزین مدارهای MSI,LSI  با عنوان  آرایه عمومی منطقی GAL)) به بازار عرضه شد.
GAL(Generic Array Logic) شامل آرایه ای قابل برنامه ریزی از گیت های AND است که به گیتهای  OR متصل شده است.
درGAL به جای فیوزاز سلولهایی از نوع CMOS که قابل پاک شدن  به صورت الکتریکی هستند (E2CMOS) هستند استفاده شده است.
GAL آرایشهای متنوعی  دارد  که هر یک توسط  شماره  یکتایی مشخص می شود.این شماره ،همواره با پیشوند GAL آغاز میشود دو رقم اولیه که بعد از پیشوند GAL می آید تعداد ورودیها را نشان می دهند که  خروجیها یی که میتوانند به عنوان ورودی نیز به کار روند را در بر دارد.حرف V که بعد از ورودیها می اید،خروجی متغیر و یک یا دو رقم بعد از آن، تعداد خروجیها را نشان می دهد.
به عنوان مثال GAL1 6V 8 دارای 16 ورودی و 8 خروجی متغیر است.
به همراه تراشه های قابل برنامه ریزی ASIC قابل ماسک MPGA(Masked Programmable Gate Array) نیز شروع به رشد کرد که به صورت ارایه أی  از ترانزیستور های پیش ساخته هستند و برای پیاده سازی مدارهای منطقی ، در کارخانه های سازنده به یکدیگر متصل می شوند.ظرفیت آنها طی ده سال ، از  حدود هزار گیت به مرز چند ده هزار گیت رسید.
پیشرفت در ابزار های طراحی  و نیز تراشه های قابل برنا مه ریزی منجر به عرضه FPGA شد.
امروزه FPGA ها از نظر تکنولوژی در زمره بزرگترین مدارهای مجتمع موجود در بازار هستند.مثلا محصولات Altera  از سری FLEX10K با تکنولوژی نیم میکرون ، حدود ده میلیون ترانزیستور را در گستره أی به ابعاد  1.8cmدر 1.5 cmجای داده اند.
گر چه این محصولات  ظرفیتی  بیش از 300000 گیت و300 پایه I/ /O  را به کاربر عرضه می کند ولی با این همه هنوز از تراشه هایی چون 1 6V8  و نیز سری   74LS00استفاده فراوانی به عمل می اید. با وجود اینکه می توان 7000 نوع از تراشه  اخیر در یک FPGA معمولی جای داد.
بیشتر FPGA ها ی مورد استفاده ظرفیتی حدود 8000 گیت دارند .از       های بزرگتر برای ساخت نمونه های اولیه  به منظور پیاده سازی نهایی  با MPGA ها استفاده می گردد .
این امکان نتیجه پیشرفت در نرم افزار های طراحی است که میتوانند مستقل از تراشه نهایی طراحی را انجام دهند و در نهایت طراح می تواند تصمیم بگیرد که طرح با FPGA یا MPGA پیاده سازی گردد .