Программаланатын логикалық интегральды сұлбалар туралы негізгі мағлұматтар


1. Программаланатын логикалық интегральды сұлбалар туралы негізгі мағлұматтар.
1.1 ПЛИС құрылымы
1.2 ПЛИС негізіндегі сұлбаларды құрудың негізгі қадамдары.
1.3 ПЛИС.ті программалау
ҚОРЫТЫНДЫ
ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ:
Сандық құрылғыларды өңдеу барысында программаланатын логикалық интегралдық сұлбалар (ПЛИС) көп қолданыс табуда. Алғашқы ПЛИС –тардың құрылымы қарапайым болған және шығыстарында триггерлермен байланысқан программаланатын матрицалары болған. Олар негізінде қапарайым басқару құрылғыларын өңдеуде қолданылған. Қазыргі уақытта өте күрделі микросұлбалар өңделген және қолданыста, соның ішінде құрылымы бойынша базалық кристаллдық матрицаға жақын тұтынушымен программаланатын вентильді матрицалар (ТПВМ) бар. Бірақ соңғыларға қарағанда әр ТПВМ көпқайтара программаланады. Бұл жаңа құрылғыларды өңдеуге кететін шығындарды үнемдейді.
ПЛИС негізінде сандық құрылғыларды жобалаудың өзіндік ерекшеліктері бар. Нақты сұлбаларды өңдеу үшін арнайы құрылған автоматты жобалау жүйелері қолданылады. Ол үшін сұлбаларды құру тілдері немесе универсальды OrCAD типті сұлбалы редакторлар қолдануы мүмкін. Міндетті этап болып өңделген сұлбаланың дұрыстығын тексеретін модельдеу табылады. Микросұлбаларды программалау үшін IEEE 1149.4 JTAG стандартын қолданылатын программаторлар қолданылады. Бұл стандарт ПЛИС-ті жүктеуді және сонымен қатар микросұлбаның жұмысының дұрыстығын тексереді.
ПЛИС-ті сигналды өңдеу құралдарында қолданудың негізгі ерекшеліктерін айтып өтейік:
• Жоғары тезәрекеттілігі;
• Күрделі параллельді алгоритмдерді жүзеге асыру мүмкіндігі;
• Жүйенің толық модельдеуін өткізетін САПР құоалдаырының болуы;
• Жүйеде конфигурацияны программалау немесе өзгерту мүмкіндігі;
• Алгоритмді аппаратураны сиппттау тілінің деңгейінде аударғанда сәйкестілігі (VHDL, AHDL, Verilog және т.б.);
• Деңгей бойынша сәйкестілігі және стандартты интерфейсті жүзеге асыру мүмкіндігі;
• Күрделі алгоритмдерді сипаттайтын мегафункция кітапханаларының бар болуы;
1. Бутаев М.М., Вашкевич Н.П., Гурин Е.И., Коннов Н.Н. Проектирование цифровых устройств на программируемых логических интегральных схемах: Учебное пособие. - Пенза: ПГТУ, 1996. – 65 с.
2. Проектирование цифровых устройств на базе ПЛИС фирмы XILINX в среде WebPACK ISE: Учебное пособие. Под ред. Бобрешов А.М. – Воронеж: ВГУ, 2004. – 51 с.
3. Опадчий Ю. Ф., Глудкин О. П., Гуров А. И. Аналоговая и цифровая электроника (полный курс): Учебник для вузов. Под ред. О. П. Глудкина. – М.: Горячая линия – Телеком, 2003. – 768 с.
4. Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника. – СПб.: БХВ – Санкт Петербург, 2000. 518 с.
5. Грушвицкий Р. И., Мурсаев А. Х., Угрюмов Е. П. Проектирование систем на микросхемах программируемой логики. – СПб.: БХВ-Петербург, 2006. – 608 с.

Пән: Информатика
Жұмыс түрі: Реферат
Көлемі: 8 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 300 теңге




КІРІСПЕ

Сандық құрылғыларды өңдеу барысында программаланатын логикалық
интегралдық сұлбалар (ПЛИС) көп қолданыс табуда. Алғашқы ПЛИС –тардың
құрылымы қарапайым болған және шығыстарында триггерлермен байланысқан
программаланатын матрицалары болған. Олар негізінде қапарайым басқару
құрылғыларын өңдеуде қолданылған. Қазыргі уақытта өте күрделі
микросұлбалар өңделген және қолданыста, соның ішінде құрылымы бойынша
базалық кристаллдық матрицаға жақын тұтынушымен программаланатын вентильді
матрицалар (ТПВМ) бар. Бірақ соңғыларға қарағанда әр ТПВМ көпқайтара
программаланады. Бұл жаңа құрылғыларды өңдеуге кететін шығындарды
үнемдейді.
ПЛИС негізінде сандық құрылғыларды жобалаудың өзіндік ерекшеліктері
бар. Нақты сұлбаларды өңдеу үшін арнайы құрылған автоматты жобалау жүйелері
қолданылады. Ол үшін сұлбаларды құру тілдері немесе универсальды OrCAD
типті сұлбалы редакторлар қолдануы мүмкін. Міндетті этап болып өңделген
сұлбаланың дұрыстығын тексеретін модельдеу табылады. Микросұлбаларды
программалау үшін IEEE 1149.4 JTAG стандартын қолданылатын программаторлар
қолданылады. Бұл стандарт ПЛИС-ті жүктеуді және сонымен қатар микросұлбаның
жұмысының дұрыстығын тексереді.
ПЛИС-ті сигналды өңдеу құралдарында қолданудың негізгі ерекшеліктерін
айтып өтейік:
• Жоғары тезәрекеттілігі;
• Күрделі параллельді алгоритмдерді жүзеге асыру мүмкіндігі;
• Жүйенің толық модельдеуін өткізетін САПР құоалдаырының болуы;
• Жүйеде конфигурацияны программалау немесе өзгерту мүмкіндігі;
• Алгоритмді аппаратураны сиппттау тілінің деңгейінде аударғанда
сәйкестілігі (VHDL, AHDL, Verilog және т.б.);
• Деңгей бойынша сәйкестілігі және стандартты интерфейсті жүзеге асыру
мүмкіндігі;
• Күрделі алгоритмдерді сипаттайтын мегафункция кітапханаларының бар болуы;
1. Программаланатын логикалық интегральды сұлбалар туралы негізгі
мағлұматтар.
1. ПЛИС құрылымы

Программаланатын логикалық интегралды сұлбалар (ПЛИС) берілген
функцияны орындау үшін тұтынушымен программаланатын жүйелі құрылымы бар ҮИС
(Үлкен Интегралдық сұлбалар) түрінде болады. Практика жүзінде комбинациялық
сұлбаларды жүзеге асыру үшін программаланатын логикалық матрицалар (ПЛМ)
қолданылады. Бұл схемалардың дамуының нәтижесінде ПЛМ-мен қатар шығысында
регистрлік сұлбалары бар КМ1554ХП4 және КМ1554ХП8 типті комбинационды-
кезектік микросұлбалар пайда болды.
Қиын сұлба болып тұтынушымен ақпаратты ультрафиолетті өшіруі бар
программаланатын ПЛИС ПЛ400 табылады. Матрицалық логикалық сұлбаларға
қарағанда триггерлердің саны көп және байланыстарды өткізу мүмкіндіктері
кеңірек.
Типтік ПЛИС құрылымы сурет 1.1-де көрестілген. Сұлбада N триггерлік
ұяшықтары ТҰ.1, ТҰ.2 ... ТҰ.N бар, М ақпараттық кірістері І.1, І.2 ...І.М
және С синхронизация кірісі. Триггерлік ұяшықтардың шығыстары өңделетін
сұлбаның құрылымына байланысты кіріс немесе шығыс болып програмаланатын
IO.1, IO.2 ... IO.N контактілеріне қосылған.
Триггерлік ұяшықтардың шығыстарының, ақпараттық кірістердің және
синхронизация сигналының тура немесе инверсті мәндері байланыстардың
логикалық массивтеріне қосылған. Олардың шығыстары қарапайым конъюнкциялар
(термалар) P.i. болып табылады. Әр триггерлік ұяшыққа P.1, P.1 ... P.K
логикалық массивінің К шығыстары қосылады.

Сурет 1.1- ПЛИС құрылымы

Сурет 1.2 - Триггерлік ұяшық

Сурет 1.2-де триггерлік ұяшық көрсетілген. К1 ауыстырып-қосқышы шығыс
контактіге Q триггерінің шығысы мен қоса Q.D. басқарушы кірісті шығарады.
OE=1 сигналы К1 контактісіндегі сигналды IO.i. шығысына өтуіне рұқсат
береді. OE=0-ге болғанда IO.i контакті қажет болған жағдайда кіріс
ретінде қолданыла алады. К2 ауыстырып-қосқышы логикалық массивке F.i кері
байланыс сигналын анықтайды: бұл IO.i контактісін кіріс ретінде
қолданылғанда, оған келетін триггер шығысы немесе сигнал болуы мүмкін.
Микросұлбалар қатарында F1.i және F2.i екілік кері байланыстары
қолдануы мүмкін (сурет 1.3). Егер триггер шығысы микросұлбаның контактісіне
шығарылмаса, логикалық қосылыс массивіне біруақытта Q триггерінің шығысы
мен кіріс ретінде қолданылатын IO.i контактісі қосылады. Бұл жағдайда ОЕ
сигналы нөлге тең, яғни К1 ауыстырып-қосқыштан IO.i.-ге сигналдың өтуіне
тиым салады. Қажет болған жағдайда К1 мен К2 жағдайлардың сәйкестілігінде
кері байланысқа бір уақытта Q және Q.D. сигналы келіп түсуі мүмкін.

Сурет 1.3 - Екі кері байланысы бар триггерлік ұяшық

Сурет 1.4-те логикалық байланыс массивінің ықшамдалынған сұлбасы
көрсетілген. F.1 ... F.N и I.1 ... I.K сигналдардың әрқайсысы қажет болған
жағдайда P1.1 ... PK.N көлденең сызықтарының кез-келгеніне қосылуы мүмкін.
Соңғыларының шығыстарында элементарлы логикалық туындылар (термалар) пайда
болады. Осы сияқты ұйымдасу программаланатын логикалық матрицаларда да
қолданылады.

Сурет 1.4 - Логикалық массив

Нақты бір сұлбасын құру үшін ПЛИС сыртқы сұлбалармен программалануы
керек. Бұл жағдайда логикалық массив триггерлік ұяшықтар сияқты
программаланады. ПЛИС-ті программалау кезінде төрт вариант қолданылуы
мүмкін: бір рет күйдірілетін ұстатқыштар (однократно прожигаемые
перемычки), ультрафиолетті өшіруі бар электрлік программаланатын
элементтер, электрлік қайтапрограммаланатын жады элементтері және өз
бетімен сұрыптауы бар есте сақтау құрылғысы базасындағы программаланатын
құрылымдар.
1.1-кестеде шетел елдердің ПЛИС-тарының сандық сипаттамалары
көрсетілген: триггерлік ұяшық сандары (ТҰ), кіріс сандары мен кейбір
сұлбалардың ерекшеліктері.
1.1-кесте.
Нөмер Түрі ТҰ Кіріс Ерекшеліктері
1 5C032 8 10
2 5AC312 12 8 Екілік кері байланыс
3 5C060 12 4
4 5C090 24 12
5 5C180 48 12 4 ТҰ-ры бар 12 блоктар

Кестеде көрсетілгендей 5AC312 ПЛИС-і екілік кері байданысқа ие. Бұдан
басқа бұл сұлбалардың шығысында защелка типті бірқадамды триггерлер бар.
Жоғарыда айтылған ПЛ400 ПЛИС-тің 40 контактілері бар, 24 триггерлік
ұяшықтардан тұрады, 12 ақпараттық кірістері мен синхронизацияның жалпы
кірісі бар.

1.2 ПЛИС негізіндегі сұлбаларды құрудың негізгі қадамдары.

ПЛИС негізіндегі сандық құрылғыларды өңдеу кезінде келесідей қадамдарды
көрсетуге болады:
- көлемі мен тезәрекеттілігіне байланысты қажетті сұлбаны жүзеге
асыруды қамтамасыз ететін ПЛИС-ті таңдау;
- сұлбаны өңдеу және оны арнайы сұлбаны сипаттау тілімен немесе
әмбебеап сұлбалық редактормен енгізу;
- сұлбаның жұмысының дұрыстығын тексеру мақсатынмен оны модельдеу;
- сұлбаның кристаллда орналасуы және байланыстарын жүргізу;
- енгізілген сұлбаның биттік тізбекке трансляциялау;
- осы тізбекті жүктеу (ПЛИС-ті программалау).
Бұл сұлбаны өңдеу үшін арнайы құрылған автоматты жобалау жүйесі
қолданылуы мүмкін. Бұл жүйелер әдетте ПЛИС өңдеушілерімен құрылады. Оларда
сұлбаны енгізу үшін арнайы сұлбаны сипаттау тілі немесе OrCAD типті әмбебап
сұлбалық редакторлар қолданалыды.
Модельдеу міндетті қадам болып табылады. Ол кезде өңделген сұлбаның
дұрыстығы тексеріледі. Модельдеу жүйесі ретінде модельдеудің әмбебап
жүйелері қолданылуы мүмкін.
Микросұлбаларды программалау үшін жүктеудің арнайы режимдері
қолданылады. Бұл операция әртүрлі ПЛИС-тарда әртүрлә әдістермен орындалуы
мүмкін. Кейбір ПЛИС-тарда конфигурацияны жүктеу программаланатын логикалық
матрицаларда (ПЛМ) сияқты жүзеге асады. Бірақ кейінгі уақытта бұл үрдісті
стандарттау әрекеттеі жзеге асуда. Бұл мақсатта IEEE 1149.4 JTAG. стандарты
жасалды. Бұл стандарт ПЛИС-ті жүктеумен қоса, микросұлбаның жұмысының
дұрыстығын тексереді. Тексеру "Boundary Scan" деген атқа ие арнайы әдіспен
жүзеге асады. Нақтылы бұл стандарт туралы төменде жазылған.

3. ПЛИС-ті программалау

ПЛИС-ті программалау қажетті функцияны түзету үшін конфигурацияның
мәліметтерін микросұлбаға жүктеуді айтамыз. Программалау ПЛИС-ті өңдеушімен
анықталатын әртүрлі әдіспен жүзеге асуы мүмкін. Кең тараған әдістердің бірі
мәліметтерді оны тездетін сөзбен (әдетте байттармен) жүктеуді қарастырады,
бірақ ол қосымша аппараттық шығындарды қажет етеді.
Соңғы уақытта ПЛИС-ті программалау үшін IEEE 1149.4 JTAG арнайы
құрылған стандартды қолданатын программаторлар қолданылады. Бұл стандартта
ПЛИС-тің жұмысын команданы жазуы (UPDATE-IR), мәліметтердің жылжуы (SHIFT-
DR), команданың соңы (EXIT-IR), меліметтерді басып алу (СAPTURE-DR),
прогон-тестпростой (Run-TestIdle) және т.б. анықталған арнайы ТАР
автоматы басқарады (сурет 1.5). Бұл жағдайда бірнеше микросұлбалардың
программалауға болады, егер олар бір тізбекке біріктірілген болса. Сурет
1.6-да үш микросұлба көрсетілген D1, D2 және D3. Оларды басқару мен
синхронизациялау TMS және TCK сигналдары арқылы жүзеге асады. Мәліметтер
ПЛИС-қа TDI кірістері арқылы жүйелі түрде енгізіледі де ... жалғасы
Ұқсас жұмыстар
Интегралды-инжекционды логикалық және nМДП-интегралды сұлбалар
Программаланатын логикалық құрылғы (pld)
Эмиттерлі байланысқан логикалық сұлбалар
Excel программасы туралы мағлұматтар
Интегралды микросхема
Мs word редакторы туралы негізгі мағлұматтар
Сегнетоэлектриктер және пьезоэлектриктер туралы негізгі мағлұматтар
"Сегнетоэлектриктер және пьезоэлектриктер туралы негізгі мағлұматтар."
Windows туралы жалпы мағлұматтар
Геодезия туралы жалпы мағлүматтар
Пәндер

Қазақ тілінде жазылған рефераттар, курстық жұмыстар, дипломдық жұмыстар бойынша біздің қор №1 болып табылады.

Байланыс

Qazaqstan
Phone: 777 614 50 20
WhatsApp: 777 614 50 20
Email: info@stud.kz
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь