Slide 1

[email protected]


Slide 2

I
Application

Specific

Integrated

Programmable

Circuit

Logic
Device

FPGA ‫آشنایی با آی – سی های‬

[email protected]


Slide 3

‫‪Semi-custom ASIC‬‬
‫‪Full-custom ASIC‬‬

‫زمان طوالنی برای ساخت آنها‬
‫گران بودن آنها‬

‫معموال برای تولید انبوه استفاده میشوند و برای تعداد کم به صرفه نیستند‪.‬‬

‫‪[email protected]‬‬


Slide 4

P

A

L

P
Programmable

G
Gate

L

A

Logic

Array

L

C

Complex

A
Logic

P Programmable

Array

L Logic D Device
CPLD
[email protected]


Slide 5

[email protected]


Slide 6

‫‪ ‬سری های ‪PLA ،PAL‬و ‪GAL‬قدیمی هستند و به ندرت در بازار پیدا میشوند‪.‬‬
‫‪ ‬آی – س ی های ‪CPLD‬و ‪FPGA‬جزء سریهای جدید ‪PLD‬و معمول بازار کنونی‬
‫هستند‪.‬‬

‫‪ ‬آی – س ی ‪ -‬های ‪CPLD‬در حجم گیت کم و آی – س ی ‪ -‬های ‪FPGA‬در حجم گیت‬
‫باال ساخته میشوند‪.‬‬
‫‪ ‬امروزه بدلیل گستردگی زیاد ‪FPGA‬ها‪ ،‬حتی به ‪CPLD‬ها هم ‪FPGA‬گفته میشود‪.‬‬

‫‪[email protected]‬‬


Slide 7

‫گنجایش باال (‪(High Density‬‬
‫قابلیتهای ساختاربندی (‪(Configurability‬‬
‫قیمت پایین (‪(Low Cost‬‬

‫عملکرد باال (‪(High Performance‬‬
‫سرعت عرضه به بازار (‪(Quick Time to Market‬‬
‫انعطاف پذیری )‪(Flexibility‬‬

‫امنیت )‪(Security‬‬

‫مزایای ‪FPGA‬ها‬

‫‪ ‬سطح سلیکون ‪FPGA‬به صورت بهینه استفاده نمیگردد‪.‬‬

‫‪ ‬تاخیر و توان مصرفی آن نسبت به آی – س ی ‪ -‬های ‪ASIC‬بیشتر است‪.‬‬

‫‪[email protected]‬‬


Slide 8

‫شبیه به میکرو کنترلرها نمی توان محدوده خاص ی برای آنها مطرح کرد‪ .‬برای مثال میتوان کاربردهای زیر را مطرح‬
‫کرد‪:‬‬
‫کارتهای ‪I/O‬سریع‬
‫کارتهای نمونه ‪PCI‬‬
‫فیلترهای دیجیتال ‪FIR‬و ‪IIR‬‬
‫‪(Fast Fourier Transform) FFT‬‬
‫میکروکنترلر و میکروپروسسورهای خاص‬
‫‪(Digital Signal Processing) DSP‬‬
‫پردازش تصویر )‪(Image Processing‬‬
‫‪PLL‬های دیجیتال‬
‫دستگاههای مهندسی پزشکی‬
‫دستگاههای ابزار دقیق‬
‫سیستمهای مخابراتی‬
‫سیستمهای نظامی‬
‫‪PLC‬ها‬
‫‪[email protected]‬‬


Slide 9

[email protected]


Slide 10

‫ساختار داخلي‬
‫‪FPGA‬‬

‫بلوكهاي ورودي‬
‫وخروجي‪1/oBlock‬‬
‫‪s‬‬

‫اتصاالت داخلي بین‬
‫اجزا‪Interconnects‬‬

‫شامل اين سه‬
‫بخش بود‬

‫‪[email protected]‬‬

‫بلوكهاي منطقي‬
‫‪LogicBlockS‬‬


Slide 11

PROM (Anti Fuse)
EEPROM

Flash
RAM

[email protected]


Slide 12

‫سلولهای منطقی از تعدادی گیت و یک فلیپ فالپ ساخته می شوند و معموال دارای یک‬
‫‪LUT‬یا ‪Look Up Table‬هستند که می توان هر تابع منطقی را با آنها پیاده سازی کرد‪.‬‬
‫نام این بلوکها در ‪FPGA‬های هر شرکتی متفاوت می باشند‪.‬‬

‫مثال‬
‫‪ LE: Logic Element‬یا ‪LC:Logic Cell‬‬
‫‪CLB: Configurable Logic Block‬‬

‫‪[email protected]‬‬

‫‪Altera‬‬
‫‪Xilinx‬‬


Slide 13

‫این بلوکها وظایف زیر را به عهده دارند‪:‬‬
‫تعیین جهت پایه‪ :‬ورودی‪ ،‬خروجی یا دو طرفه بودن پایه‬

‫تعیین نوع استاندارد‪TTL, LVTTL, LVCMOS, LVDS, PCI, :‬‬
‫‪HSTL, SSTL‬‬
‫تعیین ‪Slew Rate‬یا سرعت تغییرات خروجی‬

‫‪[email protected]‬‬


Slide 14

(Memory) ‫حافظه‬
(Multiplier) ‫ضرب کننده‬
(Digital PLL) ‫حلقه قفل کننده فاز‬
Digital Signal Processing ‫یا‬DSP
(Transceiver) ‫مدارات فرستنده و گیرنده‬

[email protected]


Slide 15

PLCC: Plastic Leaded Chip Carrier

TQFP: Thin Quad Flat Pack

[email protected]


Slide 16

PQFP: Plastic Quad Flat Package

[email protected]


Slide 17

XC2000, XC3000, XC4000, XC5000
SPARTAN I, II, III
Vertix I, II, III

MAX
MAX II
FLEX
ACEX
APEX
CYCLON I, II, III, IV
STRATIX I, II, III, IV
[email protected]


Slide 18

‫این نرم افزار مربوط به شرکت ‪Altera‬بوده و تمامی کتابخانه های الزم را دارد‪ .‬یک محیط گرافیکی‬
‫بسیار قوی جهت طراحی‪ ،‬کامپایل‪ ،‬رفع عیب و پروگرام کردن را دارد‪.‬‬

‫مخصوص شرکت ‪Xilinx‬بوده و تقریبا تمامی امکانات ‪Quartus II‬را دارد‪.‬‬

‫این نرم افزار مخصوص شبیه سازی است و برای این کاربرد امکانات بسیار قوی دارد‬

‫‪[email protected]‬‬


Slide 19

‫شماتیك‬

‫زبانهاي برنامه‬
‫نویسي‬

sche

matic

AHDL,VHDL,Verilog

‫ماشین حالت‬

‫تایمینگ‬
Timing

state machine

[email protected]


Slide 20

‫با تشكر‬

[email protected]