Luận Văn Nghiên cứu công nghệ FPGA và phát triển các ứng dụng trên kit Spartan 3E

Đồ án tốt nghiệp năm 2013
Đề tài: Nghiên cứu công nghệ FPGA và phát triển các ứng dụng trên kit Spartan 3E


MỤC LỤC
MỤC LỤC 8
DANH SÁCH HÌNH VẼ . 10
LỜI NÓI ĐẦU . 11
NHỮNG TỪ VIẾT TẮT . 12
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ FPGA VÀ NGÔN NGỮ VHDL . 13
1.1 TỔNG QUAN VỀ FPGA . 13
1.1.1 FPGA là gì? 13
1.1.2 Lịch sử ra đời của FPGA . 14
a.Khái niệm cơ bản và cấu trúc của FPGA . 14
b.Vi mạch FPGA được cấu thành từ các bộ phận: 15
1.2 NGÔN NGỮ VHDL . 16
1.2.1 Giới thiệu về VHDL . 16
1.2.2 Các ưu điểm VHDL 16
1.2.3 Cấu trúc một mô hình hệ thống sử dụng ngôn VHDL . 17
a.Entity(Thựcthể) 17
b. Architecture(Kiếntrúc) 18
c.Configuration(Cấuhình) . 20
d. Package(Gói) . 21
e.Mô hình kiểm tra hoạt động(Testbench) . 22
1.2.4 Các đối tượng và các kiểu dữ liệu trong VHDL 23
a.Đối tượng trong VHDL 23
b.Kiểu dữ liệu trong VHDL 24
CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ SPARTAN-3E KIT BOARD VÀ MÔI
TRƯỜNG LẬP TRÌNH ISE 8.2I 31
2.1 SPARTAN -3E KIT BOARD 31
2.1.1 Các thành phần của kit Spartan-3E . 31
2.1.2Các thông số kỹ thuật và một số hình ảnh 31
2.1.3 Cấu trúc Spartan-3E 32
2.1.4 Mã số Chip và ý nghĩa của nó . 33
2.2 SƠ LƯỢC VỀ ISE 8.2 34
MỤC LỤC
2.2.1Tạo một Project . 34
CHƯƠNG 3 THIẾT KẾMẠCH LOGIC VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG KẾT
NỐI CỦA FPGA TRÊN KIT SPARTAN 3E . 39
3.1 Thiết kế mạch logic . 39
a.Thiết kế mạch giải mã 2 đường sang 4 đường với ngõ ra tích cực cao . 39
b. Thiết kế mạch mã hóa 4 đường sang 2 đường với ngõ vào tích cực cao
. 40
c.Thiết kế mạch giải mã đa hợp 1 ngõ vào 4 ngõ ra 2 lựa chọn 41
d.Thiết kế mạch giải mã led 7 đoạn loại anode chung . 42
e.Thiết kế mạch so sánh 2 số 1 bit . 44
f. Thiết kế Flip Flop D . 45
3.2MỘT SỐ ỨNG DỤNG KẾT NỐI CỦA FPGA TRÊN KIT SPARTAN
3E . 46
a. LCD kết nối với Spartan_3E 46
b. VGA kết nối với Spartan_ 3E 57
c.Mouse kết nối với Spartan -3E 61
KẾT LUẬN: . 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO . 65


Tính linh động cao trong quá trình thiết kế cho phép FPGA giải
quyết những bài toán phức tạp mà trước kia chỉ thực hiện nhờ phần mềm máy tính.
Ngoài ra, nhờ mật độ cổng logic cao, FPGA được ứng dụng cho những bài toán đòi
hỏi khối lượng tính toán lớn và dùng trong các hệ thống làm việc theo thời gian
thực. Những ứng dụng trong thực tế của FPGA rất rộng rãi, bao gồm: các hệ thống
hàng không, vũ trụ, quốc phòng, Đặc biệt, với khả năng tái lập trình, người sử
dụng có thể thay đổi lại thiết kế của mình chỉ trong vài giờ.
Nhờ những đặc điểm mạnh mẽ và ứng dụng thực tiễn của FPGA em đã chọn
đề tài “Nghiên cứu công nghệ FPGA và phát triển các ứng dụng trên KIT Spartan
3E”.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Trịnh Quang Kiên, Lê Xuân Bằng (HĐ: PGS TS Đỗ Xuân Tiến) Thiết kế
logic số - HVKTQS 2011
2. IEEE Standard for Binary Floating-Point Arithmetic. ANSI/IEEE
StandardNo. 754. American National Standards Institute – Washington, DC -1985.
3.Douglas L.Perry, VHDL Programming by Example McGraw-Hill,Fourth
Edition
4.Volnei A.Pedroni, Circuit Design With VHDL,MIT Press,2004
5.Jan Van Der Spiegel,VHDL tutorial
7.Tống Văn On, Thiết kế mạch số sử VHDL và Verilog, Nhà xuất bản lao động
xã hội, 2007.
8. Nguyễn Thúy Vân - Thiết kế logic mạch số - NXB Khoa học kỹ thuật –
Năm2005
9. Nguyễn Linh Giang - Thiết kế mạch bằng máy tính –NXB Khoa học kỹ thuật
Năm 2005
10. www.xilinx.com/support/documentation/boards_and_kits/ug230.
11. http://www.********
12.http://www.fpga4fun.com/
13. http://www.dientuvietnam.net/
14.https://code.google.com/p/plasmacpu/source/browse/trunk/vhdl/spartan3e.uc
f?r=17
15. http://luanvan.net.vn/luan-van/tong-quan-ve-fpga-6373/