Εφαρμογή του πακέτου Xilinx ISE και Πρωτοτυποποιητικής Διάταξης Digilent D A στην κυκλωματική προσομοίωση αριθμητικού διαιρέτη αποκατάστασης υπολοίπου, βάσει κώδικα γλώσσας VHDL και FPGA Xilinx Spartan-2 XC2S200 ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ του Κωνσταντίνου Ε. Λιάμπα Α.Ε.Μ.: 4166 Επιβλέπων: Σταυρός Π. Δοκουζγιάννης Επίκουρος Καθηγητής Θεσσαλονίκη, Α.Π.Θ. 2005

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ Μέθοδοι διαίρεσης Κυκλώματα FPGA FPGA της εταιρίας Xilinx Αναπτυξιακή πλακέτα Digilab-2 D A Παρουσίαση του πακέτου ISE της Xilinx Υλοποίηση πρωτοτυποποιητικής διάταξης Συμπεράσματα

Μέθοδοι διαίρεσης Διαίρεση αποκατάστασης (Restoring division) Διαίρεση μη αποκατάστασης (Non-restoring division) SRT διαίρεση (Sweeney-Robertson-Tocher) Τροποποιημένη SRT διαίρεση Πολλαπλασιαστική διαίρεση

Κυκλώματα FPGA 1.Λογικά στοιχεία  Αντιγράφουν λειτουργικότητα Λογικών Πυλών 2.Διασυνδέσεις  Συνδέουν τα λογικά blocks Αντικαθιστούν: –Τα ASICs στην σχεδίαση ψηφιακών κυκλωμάτων –Τους σχηματικούς συντάκτες σε διάφορα πακέτα σχεδιασμού Υποστηρίζονται: –Από πολλά εργαλεία προσομοίωσης (Field Programmable Gate Arrays)

Αρχιτεκτονική των FPGA

FPGA της εταιρίας Xilinx Σειρά Spartan: –Spartan II/IIE –Spartan 3/3L/3E –Spartan XL Σειρά Virtex: –Virtex II/II Pro/II ProX –Virtex E/EM –Virtex 4

Spartan II XC2S200 σε πακέτο PQ208 Συχνότητα λειτουργίας στα 200MHz πύλες Configurable Logic Blocks (CLBs) 56 Kbits μέγεθος μνήμης block RAM 284 pins εισόδου- εξόδου (Ι/Ο)

Αναπτυξιακή πλακέτα Digilab 2 Περιλαμβάνει: FPGA XC2S200 της εταιρίας Xilinx Ρυθμιστές τάσης (2,5V και 3,3V) Ταλαντωτή των 50ΜΗz Σειριακή είσοδο για πρωτόκολλο επικοινωνίας RS232 Παράλληλη είσοδο για προγραμματισμό FPGA μέσω JTAG Έξι διασυνδέτες των 40 pins για σύνδεση με εξωτερικά κυκλώματα

Προσομοίωση Κυκλώματος Μέσω του περιβάλλοντος Xilinx ISE 7.1i Παρουσίαση λειτουργίας της πρωτοτυποποιητικής διάταξης

Συμπεράσματα Χρήση κυκλωμάτων FPGA Πλεονεκτήματα: Προγραμματίζονται άπειρες φορές Επιτάχυνση στην ανάπτυξη προϊόντων Μείωση μεγέθους του σχεδίου PCB Μειονεκτήματα: Πιο αργά σε σχέση με τα ASICs Δεν μπορούν να χειριστούν την ίδια πολυπλοκότητα σχεδίου Αντλούν περισσότερη ισχύ

Συμπεράσματα  Εύκολα επεκτάσιμο κύκλωμα  Το πρόγραμμα Xilinx ISE 7.1, είναι από τα καλύτερα προγράμματα που κυκλοφορούν στην αγορά αυτήν την στιγμή –Εύχρηστο και αξιόπιστο –Μεγάλες και χρήσιμες βιβλιοθήκες και αρχεία βοήθειας