Bài giảng Thiết kế vi mạch lập trình được - Nguyễn Thế Dũng

Cuốn sách Bài giảng Thiết kế vi mạch lập trình được gồm có 4 chương. Kiến thức cơ sở (Các khái niệm chung, Các phương pháp thể hiện thiết kế, Yêu cầu với một thiết kế mạch logic số, Các công nghệ thiết kế mạch logic số, Kiến trúc của các IC khả trình), Giải pháp phần cứng FPGA của Xilinx cho thiết kế vi mạch số (Một số giải pháp cho thiết kế mạch logic số, Kiến trúc của FPGA), Giải pháp về phần mềm cho thiết kế vi mạch số (Giới thiệu các phần mềm hỗ trợ thiết kế, Quy trình thiết ké FPGA tổng quát, Phần mềm thiết kế ISE của Xilinx), Một số bài toán thiết kế mạch số trên FPGA (Điều khiển Led với Switch và Push button, Picoblaze_pwm_control, Chuyển đổi ADC, Điều khiển LCD).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Thiết kế vi mạch lập trình được - Nguyễn Thế Dũng TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG BÀI GIẢNG MÔN THIẾT KẾ VI MẠCH LẬP TRÌNH ĐƯỢC BIÊN SOẠN : NGUYỄN THẾ DŨNG Thái Nguyên, tháng 8 năm 2012 MỤC LỤC Chương 1: KIẾN THỨC CƠ SỞ ........................................................................ 4 1.1. Các khái niệm chung ............................................................................... 4 1.1.1. Transistor.......................................................................................... 4 1.1.2. Vi mạch số tích hợp .......................................................................... 4 1.1.3. Cổng logic ........................................................................................ 5 1.1.4. Phần tử nhớ....................................................................................... 8 1.1.5. Mạch logic tổ hợp........................................................................... 10 1.1.6. Mạch logic tuần tự .......................................................................... 11 1.2. Các phương pháp thể hiện thiết kế......................................................... 12 1.2.1. Mô tả bằng sơ đồ ............................................................................ 12 1.2.2. Mô tả bằng HDL............................................................................. 14 1.2. Yêu cầu với một thiết kế mạch logic số ................................................ 16 1.3. Các công nghệ thiết kế mạch logic số ................................................... 17 1.4. Kiến trúc của các IC khả trình .............................................................. 20 1.4.2. Kiến trúc PAL ................................................................................ 23 1.4.3. Kiến trúc PLA ................................................................................ 23 1.4.4. Kiến trúc của GAL......................................................................... 24 1.4.5. Kiến trúc của FPGA....................................................................... 26 Chương 2: GIẢI PHÁP PHẦN CỨNG FPGA CỦA XILINX CHO THIẾT KẾ VI MẠCH SỐ .................................................................................................. 29 2.1. Một số giải pháp cho thiết kế mạch logic số ......................................... 29 2.1.1. Khái niệm FPGA............................................................................ 29 2.1.2. Ứng dụng của FPGA trong xử lý tín hiệu số .................................. 32 2.1.3. Công nghệ tái cấu trúc FPGA ....................................................... 33 2.2. Kiến trúc của FPGA ............................................................................. 34 2.2.1. Kiến trúc chung FPGA .................................................................. 34 2.2.2. So sánh giữa cấu trúc nhỏ và cấu trúc lớn: ................................... 37 2.2.3. So sánh giữa SDRAM Programming và Anti-fuse programming:38 2.3.1. Khối logic khả trình...................................................................... 40 2.3.3. Hệ thống kết nối khả trình............................................................. 60 2.3.4. Các phần tử khác của FPGA ........................................................... 62 2.4. Các khối giao tiếp có trên mạch Xilinx Spartan 3E Starter Kitboard FPGA. 72 2.4.1. Các thành phần chính của Xilinx Spartan 3E Starter Kitboard ......... 72 2.4.2. Mạch nạp JTAG/PLATFORM FLASH XCF04 .............................. 73 1 2.4.3. Khối nguồn Power Supply .............................................................. 73 2.4.4. Khối giao tiếp Keypad .................................................................... 73 2.4.5. Khối 8x2 Led-Diod......................................................................... 73 2.4.6. Khối Switch .................................................................................... 74 2.4.7. Khối giao tiếp 4x7-seg Digits ......................................................... 74 2.4.8. Khối giao tiếp RS232...................................................................... 74 2.4.9. Khối giao tiếp USB – RS232 .......................................................... 74 2.4.10. Khối giao tiếp PS/2....................................................................... 75 2.4.11. Khối giao tiếp VGA...................................................................... 75 2.4.12. Khối giao tiếp LCD1602A............................................................ 75 2.4.13. Khối giao tiếp ADC/DAC............................................................. 75 2.4.14. Khối giao tiếp Ethernet ................................................................. 76 Chương 3: GIẢI PHÁP PHẦN MỀM CHO THIẾT KẾ VI MẠCH SỐ ........... 77 3.1. Giới thiệu các phần mềm hỗ trợ thiết kế ................................................ 77 3.1.1. Hãng Xilinx .................................................................................... 77 3.1.2. ISE.................................................................................................. 77 3.1.3. EDK ............................................................................................... 78 3.1.4. System Generator 9.2...................................................................... 78 3.2. Quy trình thiết kế FPGA tổng quát ........................................................ 78 3.2.1. Mô tả thiết kế.................................................................................. 80 3.2.2. Tổng hợp thiết kế.... ...