FPGA terimi, Alan Programlanabilir Kapı Dizisi anlamına gelir ve bir tür yarı iletken mantık çipi PLD'lere benzer şekilde hemen hemen her türlü sistem veya dijital devre olacak şekilde programlanabilen. PLDS yüzlerce kapı ile sınırlıdır, ancak FPGA'lar binlerce geçidi destekler. FPGA mimarisinin yapılandırması genellikle bir ASIC (Uygulamaya Özel Tümleşik Devre) için kullanılana benzer bir dil, yani HDL (Donanım Tanımlama dili) kullanılarak belirlenir.

Alan Programlanabilir Kapı Dizileri

FPGA'lar, standart hücreler gibi sabit işlevli bir ASIC teknolojisine göre bir dizi avantaj sağlayabilir. Normalde, ASIC'lerin üretimi aylar alır ve cihazı elde etmek için maliyeti binlerce dolar olur. Ancak, FPGA'lar bir saniyeden daha kısa sürede üretilir, maliyeti birkaç dolardan bin dolara kadar çıkacaktır. FPGA'nın esnek yapısı, önemli bir maliyet alanı, güç tüketimi ve gecikmeye neden olur.Standart hücreli ASIC ile karşılaştırıldığında, bir FPGA 20 ila 35 kat daha fazla alan gerektirir ve hızın performansı ASIC'den 3 ila 4 kat daha yavaş olacaktır. Bu makale, G / Ç pedini, mantık bloklarını ve anahtar matrisini içeren FPGA mimari modülü ve FPGA temellerini açıklamaktadır. FPGA'lar, VLSI'nin yeni trend alanlarından bazılarıdır. Bu nedenle, bunlar Elektronik mühendisliği öğrencileri için VLSI tabanlı projeler .

“12v ac ila 12v dc köprü doğrultucu ”

FPGA Mimarisi

Genel FPGA mimarisi üç tip modülden oluşur. I / O blokları veya Pedler, Anahtar Matrisi / Ara Bağlantı Kabloları ve Yapılandırılabilir mantık bloklarıdır (CLB). Temel FPGA mimarisi, bir kullanıcının mantık blokları arasındaki ara bağlantıyı düzenlemesi için bir araçla birlikte iki boyutlu mantık bloğu dizisine sahiptir. Bir FPGA mimari modülünün işlevleri aşağıda tartışılmıştır:

CLB (Yapılandırılabilir Mantık Bloğu), dijital mantık, girişler ve çıkışları içerir. Kullanıcı mantığını uygular.
Ara bağlantılar, kullanıcı mantığını uygulamak için mantık blokları arasında yön sağlar.
Mantığa bağlı olarak, anahtar matrisi, ara bağlantılar arasında geçişi sağlar.
Dış dünyanın farklı uygulamalarla iletişim kurması için kullanılan I / O Pedleri.

FPGA Mimarisi

Mantık Bloğu şunları içerir: MUX (Çoklayıcı) , D flip flop ve LUT. LUT, seçim mantığı için MUX'un kullanıldığı kombinasyonel mantıksal işlevleri uygular ve D flip flop, LUT çıkışını depolar

FPGA'nın temel yapı taşı, Arama Tablosu tabanlı işlev üretecidir. LUT girişlerinin sayısı deneylerden sonra 3,4,6 ve hatta 8 arasında değişir. Şimdi, iki işlev üretecinin uygulanmasıyla tek LUT başına iki çıkış sağlayan uyarlanabilir LUT'larımız var.

FPGA Mantık Bloğu

Xilinx Virtex-5, MUX ile bağlantılı bir Arama Tablosu (LUT) ve yukarıda tartışıldığı gibi bir flip flop içeren en popüler FPGA'dır. Mevcut FPGA, yaklaşık yüzlerce veya binlerce yapılandırılabilir mantık bloğundan oluşur. FPGA'yı yapılandırmak için, Modelsim ve Xilinx ISE yazılımları, bir bit akışı dosyası oluşturmak ve geliştirme için kullanılır.

Uygulamalara Göre FPGA Türleri

Alan Programlanabilir Kapı Dizileri, Düşük Uçlu FPGA'lar, Orta Düzey FPGA'lar ve üst düzey FPGA'lar gibi uygulamalara göre üç türe ayrılır.

“dinamik pompaların üç ana kategorisi vardır. listeleyin ve tanımlayın ”

FPGA türleri

Düşük Son FPGA'lar

Bu tür FPGA'lar, düşük güç tüketimi, düşük mantık yoğunluğu ve yonga başına düşük karmaşıklık için tasarlanmıştır. Düşük uç FPGA'ların örnekleri, Altera'dan Cyclone ailesi, Xilinx'ten Spartan ailesi, Microsemi'den füzyon ailesi ve Lattice semiconductor'dan Mach XO / ICE40'tır.

Orta Aralık FPGA'lar

Bu tür FPGA'lar, alt uç ve üst düzey FPGA'lar arasındaki optimum çözümdür ve bunlar, performans ile maliyet arasında bir denge olarak geliştirilmiştir. Orta aralık FPGA'ların örnekleri, Altera'dan Arria, Xlinix'ten Artix-7 / Kintex-7 serisi, Microsemi'den IGL002 ve Lattice semiconductor'dan ECP3 ve ECP5 serisidir.

İleri Teknoloji FPGA'ler

Bu tür FPGA'lar mantık yoğunluğu ve yüksek performans için geliştirilmiştir. High end FPGA'ların örnekleri, Altera'dan bir Stratix ailesi, Xilinx'ten Virtex ailesi, Achronix'den Speedster 22i ailesi ve Microsemi'den ProASIC3 ailesidir.

FPGA uygulamaları:

FPGA'lar, geniş bir uygulama yelpazesi için yararlı oldukları için son on yılda hızlı bir büyüme kaydetti. Bir FPGA'nın özel uygulaması arasında dijital sinyal işleme, biyoinformatik, cihaz denetleyicileri, yazılım tanımlı radyo, rastgele mantık, ASIC prototipleme, tıbbi görüntüleme, bilgisayar donanımı emülasyonu, birden fazla SPLD'yi entegre etme, ses tanıma , kriptografi, filtreleme ve iletişim kodlaması ve çok daha fazlası.

“doğrudan bellek erişimi nasıl çalışır ”

Genellikle, FPGA'lar üretim hacminin küçük olduğu belirli dikey uygulamalar için tutulur. Bu düşük hacimli uygulamalar için, en iyi şirketler birim başına donanım maliyetleri ödüyor. Bugün, yeni performans dinamikleri ve maliyet, uygulanabilir uygulama yelpazesini genişletmiştir.

FPGA uygulamaları

Bazı Daha Yaygın FPGA Uygulamaları şunlardır: Havacılık ve Savunma, Tıbbi Elektronik, ASIC Prototipleme, Ses, Otomotiv, Yayın, Tüketici Elektroniği, Dağıtılmış Para Sistemleri, Veri Merkezi, Yüksek Performanslı Hesaplama, Endüstriyel, Medikal, Bilimsel Aletler, Güvenlik sistemi , Video ve Görüntü İşleme, Kablolu İletişim, Kablosuz bağlantılar .

FPGA Tabanlı Proje Fikirleri:

İşte son sınıf mühendislik öğrencileri için Verilog HDL ve VHDL ile deney yapmak için FPGA tabanlı proje fikirlerinin bir listesi. elektronik proje fikirleri listesi FPGA'ya dayalı olarak aşağıda verilmiştir:

FPGA Tabanlı Proje Fikirleri

FPGA'ya Dayalı Güvenlik Giriş Sistemi
FPGA Tabanlı Dijital İşitme Cihazı CHIP
FPGA Tabanlı Gerçek Zamanlı Görüntü Özelliği Çıkarma Mimarisi
Mp4 Kod Çözücülerin FPGA Tabanlı Tasarımı ve Uygulaması
FPGA Tabanlı Trafik Sinyal Kontrol Sistemi Tasarım ve Uygulama
Cordic Algoritma Kullanarak Darbe Sıkıştırma için FPGA tabanlı Yüksek Frekanslı Taşıyıcı Üretimi
Makro kapı ve Karışık LUT ile Programlanabilir Mantık Blok Tasarımı ve Sentezi
Uygulamaya Özel Yönerge Seti İşlemci Tasarımı, Uygulaması ve Belirli Bir DSP Görevi için Çalışma
WCDMA Uplink Alıcısı için Senkronizasyon Ünitesi Tasarımı ve Uygulaması
IEEE 802.16e (Mobil WiMAX) için FFT Algoritmasının FPGA Uygulaması
FPGA Tabanlı Tasarımı GPS (Global Possitioning System) -GSM (Global Systems for Mobiles) Mobil Navigatör
Uzay Vektör PWM (Darbe Genişlik Modülasyonu) Üç Seviyeli Dönüştürücüler için: LabVIEW Uygulaması
Yüksek Performanslı Gömülü İşleme için Programlanabilir Çok İşlemcili platformun Tasarımı ve Uygulanması
Yüksek Performanslı İşlemci Optimizasyon Uzantısı ve FPGA'lar için İyileştirme
LabVIEW FPGA kullanarak Alan Odaklı Kontrol Geliştirme ve Değerlendirme
Doğrudan Dijital Frekans Sentezi FPGA'lar
Yüksek Performanslı Gömülü İşleme için Çok İşlemcili Platform Tasarlayın ve Programlayın
FPGA Kullanarak Alan Programlanabilir Karşı Dizilerin Uzay Araştırmalarının Tasarımı ve Entegrasyonu
Nötrino İz Tespiti için Icecube Teleskobunun FPGA Uygulaması
Donanım Yazılımında 3D Ekranın Görüntü Enterpolasyonu
MIMO Sphere Sistem Mimarisi ve Uygulaması
Süper Skaler Güç Verimli FFT (Hızlı Fourier Dönüşümü) Mimarisi
doğrusal geribildirim kaydırma kaydı (LFSR) Düşük güçlü BIST için güç optimizasyonu

Değerli vaktinizi bu makale üzerinde geçirdikten sonra, FPGA mimarisi ve FPGA tabanlı proje fikirlerinden seçtiğiniz proje konusunu seçmek HAKKINDA iyi bir fikriniz olduğuna inanıyor ve herhangi bir konuyu ele alacak kadar güvene sahip olduğunuzu umuyoruz. listeden. Bu projeler hakkında daha fazla detay ve yardım almak için aşağıda verilen yorumlar kısmından bize yazabilirsiniz.

Fotoğrafa katkı verenler: