Міністерство освіти І науки України
національний університет “Львівська політехніка”
Кафедра ЕОМ
Проектування ПЛІС xilinx
Методичні вказівки
до лабораторних робіт з дисципліни
"Методи та засоби автоматизованого
проектування комп’ютерних систем"
для студентів спеціальності 7.091503
“Спеціалізовані комп’ютерні системи”
Затверджено
на засідання кафедри
“Електронні обчислювальні машини”.
Протокол № 3 від 18.10.2001 р.
Львів - 2002
Методичні вказівки до лабораторних робіт “Проектування ПЛІС Xilinx” з дисципліни "Методи та засоби автоматизованого проектування комп’ютерних систем" для студентів спеціальності 7.091503 “Спеціалізовані комп’ютерні системи” /Укл.: Глухов В.С. - Львів: Видавництво Національного університету “Львівська політехніка”, 2002.- 39 с.
Укладач Глухов В.С., канд. техн. наук., с.н.с., доц.
Відповідальний за випуск Глухов В.С., канд. техн. наук., с.н.с., доц.
Рецензенти: Голембо В.А., канд. техн. наук., доц.
Цмоць І.Г., канд. техн. наук., доц.
1 Мета роботи
Метою роботи є ознайомлення з технологічним процесом і принципами схемотехнічного проектування цифрових вузлів на програмованих логічних інтегральних схемах (ПЛІС), засвоєння методів і засобів моделювання, а також розробки топології кристала ПЛІС.
2 Очікуваний результат роботи
В ході роботи необхідно розробити і задокументувати схеми електричні функціональні вузлів генерації та перевірки циклічних контрольних сум, провести поведінкове моделювання їхньої роботи і задокументувати його результати, розробити і задокументувати топологію кристала, після чого провести логічне моделювання розроблених вузлів і задокументувати його результати.
3 ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА
3.1 Програмовані логічні інтегральні схеми
3.1.1 Типи програмованих логічних інтегральних схем
В даний час до складу мiкропроцесорних систем входять:
високоiнтегрованi малопотужні по виходах вузли (микропроцесори, пам'ять, контролери);
низькоінтегровані, розраховані на великий вихідний струм вузли (приймально-передаючi, буфери);
унiкальнi логiчнi схеми власної розробки, що, як правило, реалiзуються на програмованих логiчних iнтегральних схемах (ПЛІС).
Визнаним лiдером у виробництвi ПЛІС є фiрма Xilinx. Також оозробкою ПЛІС займаються багато інших відомих фірм – Altera, Atmel та ін.
Фірма Xilinx пропонує сім серій ПЛІС двох типів:
1. FPGA - Field Programmable Gate Array
2. CPLD - Complex Programmable Logic Device.
Кожен тип містить від одного до декількох родин, які в свою чергу складаються з ряду кристалів різної місткості, швидкодії, типів корпусів.
Основні особливості ПЛІС Xilinx :
значний об’єм ресурсів – до 4 млн системних вентилів на кристал;
висока продуктивність з системними частотами до 300 МГц;
технологічні норми - до 0.18 мкм на шести шарах металу;
висока гнучкість архітектури з великою кількістю системних особливостей:
внутрішнє розподілене та блочне ОЗП;
логіка прискореного переносу;
внутрішні буфери з третім станом;
можливість ініціалізації та перевірки через порт JTAG;
можливість програмування безпосередньо в системі;
широкий асортимент кристалів за типом виконання;
конкурентоздатна вартість;
низьке енергоспоживання;
короткий цикл проектування та малий час компіляції;
розвинуті та недорогі засоби проектування;
можливість переведення проектів у замовлені схеми Xilinx.
Спектр кристалів, що випускає Xilinx [1...3], дуже широкий, тому можливості використання ПЛІС Xilinx майже необмежені, починаючи від реалізації серійних логічних проектів, розповсюджуючись на високошвидкісну цифрову обробку сигналів, різноманітні інтерфейси та багато інших пристроїв.
При виготовленні ПЛІС фірмою Xilinx використовуються три основні технології:
на основі SRAM (тип FPGA), при цьому конфігурація ПЛІС зберігається у внутрішньому “тіньовому” ОЗП, а ініціалізація здійснюється із зовнішнього масиву пам’яті. За даною технологією виконані серії: Spartan, Virtex, XC3000, XC4000, XC5200;
на основі FLASH (тип CPLD), в даному випадку конфіг...
