Slide 1

k.bayesteh@gmail.com


Slide 2

I
Application

Specific

Integrated

Programmable

Circuit

Logic
Device

FPGA ‫آشنایی با آی – سی های‬

k.bayesteh@gmail.com


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.‬‬

‫‪k.bayesteh@gmail.com‬‬


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
k.bayesteh@gmail.com


Slide 5

k.bayesteh@gmail.com


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.‬‬

‫‪k.bayesteh@gmail.com‬‬


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.‬‬

‫‪k.bayesteh@gmail.com‬‬


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
‫‪k.bayesteh@gmail.com‬‬


Slide 9

k.bayesteh@gmail.com


Slide 10

‫ساختار داخلي‬
‫‪FPGA‬‬

‫بلوكهاي ورودي‬
‫وخروجي‪1/oBlock‬‬
‫‪s‬‬

‫اتصاالت داخلي بین‬
‫اجزا‪Interconnects‬‬

‫شامل اين سه‬
‫بخش بود‬

‫‪k.bayesteh@gmail.com‬‬

‫بلوكهاي منطقي‬
‫‪LogicBlockS‬‬


Slide 11

PROM (Anti Fuse)
EEPROM

Flash
RAM

k.bayesteh@gmail.com


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

‫‪k.bayesteh@gmail.com‬‬

‫‪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

‫‪k.bayesteh@gmail.com‬‬


Slide 14

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

k.bayesteh@gmail.com


Slide 15

PLCC: Plastic Leaded Chip Carrier

TQFP: Thin Quad Flat Pack

k.bayesteh@gmail.com


Slide 16

PQFP: Plastic Quad Flat Package

k.bayesteh@gmail.com


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
k.bayesteh@gmail.com


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

‫‪k.bayesteh@gmail.com‬‬


Slide 19

‫شماتیك‬

‫زبانهاي برنامه‬
‫نویسي‬

sche

matic

AHDL,VHDL,Verilog

‫ماشین حالت‬

‫تایمینگ‬
Timing

state machine

k.bayesteh@gmail.com


Slide 20

‫با تشكر‬

k.bayesteh@gmail.com