Digitrode

Чтобы без особых проблем разрабатывать и поддерживать проекты, их нужно структурировать. В своих проектах люди используют абстракцию вне зависимости от характера разработки — будь-то электронное устройство, программа или механическая деталь. В этой статье пойдет речь о том, как использовать иерархию в VHDL-коде.

Зачастую весь VHDL-код умещают в одном файле на одном уровне. Если бы мы, к примеру, разрабатывали печатную плату, то не стали бы размещать на ней кучу дискретных компонентов. Вместо этого мы бы взяли микроконтроллеры, микросхемы памяти и другие устройства и классифицировали бы их как «компоненты», которые должны выполнять определенные функции. В некоторых случаях мы бы использовали на плате отдельные компоненты несколько раз. Это бы существенно упростило нашу работу.

Если мы сравним разработку VHDL-кода с созданием печатной платы, то мы можем думать о нем, как об одноуровневой плате с большим количеством устройств и компонентов на ней. Плата не выполняет никаких других функций, кроме соединения определенным образом всех проводов. Этот же подход можно применить к VHDL, как показано на примере ниже.

В последние годы рынок программируемых логических интегральных схем (FPGA) в Китае переживает бурное развитие. На фоне глобальной тенденции к технологическому суверенитету и ускорению цифровизации, китайские производители FPGA активно расширяют свою долю, предлагая всё более конкурентоспособные решения как в техническом, так и в коммерческом плане. Эти компании играют ключевую роль в развитии таких отраслей, как телекоммуникации, автомобильная электроника, искусственный интеллект, промышленная автоматизация и потребительская электроника.

Ниже представлен обзор десяти ведущих китайских производителей FPGA — от уже зарекомендовавших себя лидеров до быстрорастущих новичков. Они демонстрируют разнообразие стратегий, архитектурных решений и рыночных ниш, формируя динамичный и многообещающий сегмент высоких технологий в Китае.

Аппаратный чип, который может выполнять логические процессы, известен под названием FPGA или ПЛИС (программируемая логическая интегральная схема или программируемая вентильная матрица). Они состоят из схем, рассредоточенных по кристаллу, и либо интегрированной сети, либо набора программируемых логических элементов. Фундаментальными компонентами FPGA являются отдельные программируемые логические блоки или CLB. Эти CLB соединяются посредством программируемых межсоединений. В отличие от других типов полупроводниковых микросхем (таких как ASIC), которые часто являются «жесткими» по своей конструкции и исполнению, как следует из названия полупроводниковой технологии, преимущества FPGA признаются благодаря их возможности программирования.

Одним из важнейших продуктов в микроэлектронике, играющих ключевую роль в развитии многих технических разработок, являются чипы FPGA. В этом материале мы опишем наиболее распространенные приложения FPGA и приведем примеры их использования в различных контекстах. Существуют различные типы микросхем FPGA, некоторые из которых предпочтительнее в определенных ситуациях и приложениях.

Если вы тот, кто интересуется встраиваемыми системами и электронными устройствами, и если вы планируете собрать домашнюю лабораторию, то эта статья поможет вам.

Типичная лабораторная установка электронщика должна содержать осциллограф, генератор сигналов, логический анализатор, анализатор спектра и мультиметр. Но все это довольно дорого для обычного энтузиаста. Тогда позвольте представить одно устройство, которое включает в себя все измерительные системы и микросхему ПЛИС типа FPGA, чтобы вы могли одновременно измерять и программировать FPGA. И называется такая система Red Pitaya.

Существует довольно много различий между микросхемами FPGA и ASIC. Логика ASIC обычно намного больше, чем у FPGA. Существует разница в количестве вентилей на порядок, а рабочие часы намного выше, чем у FPGA. Более того, FPGA относительно гибкая, чем ASIC, потому что ее можно запрограммировать, но только с точки зрения RTL-дизайна. Но обо всем по порядку, поэтому давайте сначала вкратце рассмотрим, что из себя представляют ASIC и FPGA.

Технологии и финансы всегда были тесно связаны, однако с ростом популярности криптовалют и майнинга, сама технология стала финансами.

Вместо того, чтобы правительство и центральный банк контролировали создание и поставку валюты, криптовалютный подход реализует децентрализацию, основанную на распределенном реестре (блокчейне), принадлежащих целому ряду третьих сторон. Кроме того, в отличие от централизованного подхода, новые валютные единицы не могут производиться по желанию; вместо этого существует ограничение на общее количество единиц валюты.

Программируемые логические интегральные схемы типа FPGA не программируются – они конфигурируются. Большинство разработчиков схем с применением FPGA используют языки Verilog или VHDL для описания желаемой конфигурации интегральной схемы. При этом разработчики, как правило, моделируют и симулируют эти конфигурации, прежде чем перенести их в кремниевую структуру. Это хорошая привычка, особенно если вы захотите перейти с FPGA на ASIC, где изменения очень дороги.

И эти процессы моделирования и симуляции могут потребовать большого количества довольно производительного программного обеспечения. Впрочем, это не всегда должно быть обязательно так. И если сегодня вы можете пересылать письма по электронной почте, обрабатывать текст и разводить печатную плату в своем браузере, то почему бы в нем не разрабатывать конфигурацию схемы FPGA?

Программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС) типа FPGA являются довольно мощным средством для разработки многих довольно сложных вычислительных устройств и электронных приборов. Но, к сожалению, уровень входа в мир FPGA довольно высок, особенно для новичков в электронике и построении логических схем.

С другой стороны в наше время очень бурно развивается экосистема Arduino, которая очень проста в понимании и изучении, дружелюбна в отношении новичков и позволяет создавать им интересные и полезные электронные проекты практически с первых дней знакомства с Arduino. В связи с этим прекрасным вариантом был бы некий симбиоз Arduino и FPGA, что и постарались сделать разработчики из Alorium, выпустив плату под названием Sno (произносится как «сноу», то есть снег).

Программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС) типа FPGA могут иметь крутую кривую обучения, поэтому начальные учебные пособия являются популярной темой среди новичков.

Недавно компания Intel опубликовала видео под названием Basics of Programmable Logic: FPGA Architecture (Основы программируемой логики: архитектура FPGA), и вы можете увидеть его ниже. Конечно, Intel купила Altera, поэтому материал имеет немного привкус Altera/Intel, но курс достаточно общий, поэтому приведенные в нем концепции будут применяться практически к любой FPGA.

Если вы – новичок в работе с программируемыми логическими интегральными схемами (ПЛИС) типа FPGA и ищете новую отладочную плату, которая поможет вам учиться такому нелегкому делу, как программирование FPGA, то в данном материале будет как раз предоставлен краткий обзор трех оптимальных плат с FPGA для новичков.