Facultatea de electronic telecomunica ii i tehnologia informa iei s l dr ing liviu ig eru
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 17

Facultatea de Electronic ă Telecomunicaţii şi Tehnologia Informa ţiei s.l.drg. Liviu Ţigăeru PowerPoint PPT Presentation


  • 47 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Circuite VLSI reconfigurabile. Facultatea de Electronic ă Telecomunicaţii şi Tehnologia Informa ţiei s.l.dr.ing. Liviu Ţigăeru. Curs : Structura dispozitivelor reconfigurabile: FPGA, CPLD, SPLD

Download Presentation

Facultatea de Electronic ă Telecomunicaţii şi Tehnologia Informa ţiei s.l.drg. Liviu Ţigăeru

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Facultatea de electronic telecomunica ii i tehnologia informa iei s l dr ing liviu ig eru

Circuite VLSI reconfigurabile

Facultatea de Electronică Telecomunicaţiişi Tehnologia Informaţiei

s.l.dr.ing. Liviu Ţigăeru


Facultatea de electronic telecomunica ii i tehnologia informa iei s l drg liviu ig eru

Curs: Structura dispozitivelor reconfigurabile: FPGA, CPLD, SPLD

Laborator: implementarea sistemelor digitale pe suportul fizic furnizat de dispozitivele FPGA tehnici de descriere VHDL a sistemelor digitale in scopul sintezei logice a acestora.

Modul de acordare a notei:

NF=0,5xT+0,3xLS+0,2xL

NF = nota finala

T = nota obţinută la testul pe calculator – implementarea unui sistem digital pe FPGA (săptămâna 14)

LS = nota obţinută la lucrarea scrisă (săptămâna 13)

L = nota laborator


Solu ii pentru implementarea sistemelor digitale

Soluţii pentru implementarea sistemelor digitale

1. Procesoare convenţionale

2. Soluţii ASIC

3. Dispozitive reconfigurabile


Procesoare

Procesoare

  • Procesoarele (microprocesoare, procesoare digitale de semnal DSPs) furnizează resursele logice necesare implementării unor platforme de calcul variate.

  • Permit implementarea unor platforme de calcul foarte flexibile, capabile să execute aplicaţii din domenii diferite: comunicaţii, sisteme de comandă şi control, prelucrarea semnalelor, etc.

  • Aplicaţiile sunt executate prin decodarea unui flux de instrucţiuni preluate dintr-un cod software, pe baza informaţiilor stocate în blocuri de memorie.

  • Caracterul secvenţial de executare a aplicaţiilor, limitele impuse de viteza de acces la blocurile de memorie şi arhitectura fixă a procesoarelor, limitează performanţa acestor sisteme.


Application specific integrated circuits asics

Application Specific Integrated Circuits (ASICs)

  • ASIC-urile furnizează o soluţie alternativă procesoarelor convenţionale pentru implementarea unor aplicaţii performante.

  • ASIC-urile sunt proiectate să deservească o aplicaţie specifică  au funcţionalitate şi arhitectură limitată la aplicaţia deservită şi performanţe superioare.

  • ASIC-urile permit optimizări în scopul obţinerii unor frecvenţe de lucru superioare, respectiv consum de putere inferioară, relativ la celelalte soluţii de implementare.

  • Sunt excluse optimizări post-design.

  • Cost ridicat in faza de proiectare.

  • Timp de proiectare ridicat.


Circuite reconfigurabile pld programmable logic devices

Circuite reconfigurabile(PLD - Programmable Logic Devices)

  • Asigură un compromis între cele 2 tendinţe: flexibilitate vs. performanţă.

  • Permit reconfigurarea, asigurând suportul logic necesar implementării unor aplicaţii din clase diferite, cu performanţe semnificative.

  • Risc scăzut în faza de proiectare.

  • Cost iniţial redus.

  • Timp proiectare redus.

  • Permit optimizări post-design.

  • Migrare către ASIC  hard copy.

  • Ideale pentru realizarea prototipurilor.


Solu ii utilizate n dispozitivele pld pentru implementarea func iilor logice

Soluţii utilizate în dispozitivele PLDpentru implementarea funcţiilor logice

1. Porti logice

2. Multiplexoare


Facultatea de electronic telecomunica ii i tehnologia informa iei s l drg liviu ig eru

termeni produs (porti SI)

Implementarea functiei logice F(A,B)=AB’+A’B

A

A’

B

B’

suma (poarta SAU)

bit programabil

AB’

F(A,B)

F(A,B)

0

1

D Q

DMUX

F(A,B,CLK)

DFF

A’B

CLK

comutator programabil


Facultatea de electronic telecomunica ii i tehnologia informa iei s l drg liviu ig eru

Implementarea functiei logice F(A,B)=AB’+A’B

ABF(A,B)

000

011

101

110

B

A

bit programabil

00

01

10

11

0

F(A,B)

0

1

1

F(A,B)

MUX

D Q

1

DMUX

F(A,B,CLK)

0

DFF

Celule de memorie

CLK


Clasificare pld

Clasificare PLD

  • SPLD (Simple Programmable Logic Device)

  • CPLD (Complex Programmable Logic Device)

  • FPGA (Field Programmable Gate Array)


Facultatea de electronic telecomunica ii i tehnologia informa iei s l drg liviu ig eru

Arhitectura SPLD

Variabile de intrare

Iesiri

Arie de porti SAU

(planul logic SAU)

Arie programabila

de porti logice SI

(planul logic SI)

Celule de ieşire

Macrocelule

Termeni produs

Functii logice combinationale

Functii logice secventiale / combinationale


Facultatea de electronic telecomunica ii i tehnologia informa iei s l drg liviu ig eru

Arhitectura CPLD

SPLD

Bloc logic

SPLD

Matrice de interconexiuni programabile

Celule intrare / iesire

Celule intrare / iesire

SPLD

SPLD

Intârzierea asociata unui semnal(functie logică) poate fi determinata (anticipata) deoarece întârzierea acestuia prin matricea de interconexiuni este cunoscuta!


Facultatea de electronic telecomunica ii i tehnologia informa iei s l drg liviu ig eru

Arhitectura FPGA

Blocuri intrare / iesire

Intârzierea asociata unui semnal (functie logică)NU poate fi anticipată!

Matrice

conexiuni

programabile

Celula

logica

Celula

logica

Celula

logica

Celula

logica

Celula

logica

Celula

logica

Blocuri intrare / iesire

Blocuri intrare / iesire

Celula

logica

Celula

logica

Celula

logica

Blocuri intrare / iesire


Firme produc toare pld

Firme producătoare PLD

  • Xilinx

  • Altera

  • Lattice

  • Actel

  • Cypress

  • Atmel

  • QuickLogic


Facultatea de electronic telecomunica ii i tehnologia informa iei s l drg liviu ig eru

Etape de proiectare (Design Flow) 1

Design Specification

Design Entry/ Descriere RTL - Descriere comportamentală/structurală a proiectului

Simulare RTL

-Simulare funcţională

- Verificare model (fără intârzierile semnalelor)

M512

Sinteză logica

Translatează descrierea sistemului (HDL+Schematic) într-un set de primitive logice specifice dispozitivului; genereaza un fisier netlist care contine modul in care sunt conectate primitivele logice=> schemă electronică ce conţine primitivele logice (blocuri digitale elementare)

LE

M4K

I/O

Map, Place & Route

- Mapează primitivele logice obţinute în etapa de sinteză logică spre resursele logice ale dispozitivului, ţinând cont de constrângerile legate de cantitatea de resurse logice şi de performanţă:

- Plasează resursele logice utilizate pentru implementare în structura dispozitivului;

- Conectează resursele logice utilizate


Facultatea de electronic telecomunica ii i tehnologia informa iei s l drg liviu ig eru

Etape de proiectare (Design Flow) 2

tclk

Timing Analysis (analiza întârzierilor semnalelor)

- permite verificarea performanţei sistemului

Simulare postlayout

- simulare în regim tranzitoriu => forme de undă

- se verifică dacă sistemul poate fi implementat pe dispozitivul adoptat

Configurare & Testare

-se configurează/programează dispozitivul

- se testează dispozitivul


Programarea configurarea pld urilor

Programarea (configurarea) PLD-urilor

  • stabilirea interconexiunilor dintre blocurile logice

  • stabilirea configuraţiei blocurilor logice

  • prin intermediul unui flux de biţi de configurare, generat prin intermediul unui instrument software special şi obţinut pe baza descrierii sistemului implementat.


  • Login