FPGA-cursus – Alles wat u moet weten over de Dot Matrix VHDL-cursus
Ik ben verheugd om aan te kondigen dat de VHDL- en FPGA-cursus waar ik de afgelopen zes maanden aan heb gewerkt, voltooid begint te worden. De cursus is momenteel in bèta en ik ben van plan om deze dit najaar voor het eerst te lanceren.
Voor wie is de FPGA-cursus?
De FPGA-cursus is bedoeld voor de ontwikkelaar die kennis heeft van andere programmeertalen maar nieuw is voor VHDL en FPGA's. Deze cursus brengt je van het beginners- of gemiddelde niveau tot het begrijpen en gebruiken van geavanceerde VHDL-coderingsconstructies.
De cursus is perfect voor de professionele software-engineer die is belast met FPGA-ontwikkeling. Het is ook geschikt voor studenten of freelancers die geïnteresseerd zijn in hardware-ontwerp, die misschien een carrièreswitch naar FPGA-ontwikkeling overwegen.
Iedereen met basis programmeervaardigheden kan profiteren van de praktische benadering die deze cursus je leert. We ontwikkelen een echt, fysiek product vanaf nul. Ik laat je precies zien hoe ik dit probleem zou hebben opgelost als het van mij als FPGA-engineer was gevraagd.
Het project
Een dot matrix LED-displaycontroller is het product dat we in deze cursus maken. Dot matrix LED-displays worden tegenwoordig vaak gebruikt voor grote buitenreclameborden of informatiedisplays. Hoewel ze vóór de komst van goedkope LCD-schermen werden gebruikt voor kleinere apparaten zoals digitale horloges en verkoopautomaten.
Je kunt de cursus als een simulatie-oefening doen als je dat liever hebt. U hoeft geen hardware of zelfs een FPGA-ontwikkelbord aan te schaffen. Maar je kunt je eigen prototype maken als je wilt, alle informatie is opgenomen in de cursus.
De Lattice iCEstick FPGA Evaluation Kit is het FPGA-ontwikkelbord dat in deze cursus wordt gebruikt. Dit $ 25-bord heeft een iCE40 HX1K FPGA met 1280 logische elementen en 64 kb blok-RAM, wat meer dan genoeg is voor onze toepassing. Het iCEstick-bord kan rechtstreeks op een breadboard worden aangesloten, iets wat we zullen doen bij het maken van het prototype.
We creëren een FPGA-implementatie die in staat is om een 8×8 dot matrix LED-display met 64 LED’s aan te sturen. De FPGA slaat informatie op in blok-RAM over hoe elk ASCII-teken moet worden weergegeven.
U kunt tekst naar de FPGA sturen met behulp van de USB-connector die op het FPGA-bord aanwezig is. De tekst wordt weergegeven op het dot-matrixscherm terwijl we typen in de seriële terminal op de computer. De FPGA echoot de karakters terug naar de seriële terminal met behulp van de UART-transceiver die we in de cursus hebben gemaakt.
Bekijk de stuklijst (BOM) voor alle onderdelen, verbruiksartikelen en gereedschappen die zijn gebruikt voor het maken van het prototype.
FPGA Cursusstructuur
De 120 lezingen zijn verdeeld in 17 secties, met video's van gemiddeld 10 minuten. Ik heb de ingewikkelde zaken bewust opgesplitst in meerdere kortere colleges om het overzichtelijker te maken. Elke sectie omvat een VHDL-module, een testbench of een concept binnen VHDL- en FPGA-ontwerp. Deze cursus laat niets weg, alle concepten en ontwerpbeslissingen worden uitgelegd.
In de Aan de slag sectie installeren we de benodigde software en richten we de ontwikkelomgeving in. In het volgende gedeelte wordt het Lattice iCEstick FPGA-ontwikkelbord gepresenteerd, evenals het analoge schema van het dot-matrixdisplay en het ondersteunende circuit.
Ik zal alles uitleggen wat ik doe in de codeersessies, zodat je de voortgang kunt volgen, zelfs als je alleen basis VHDL-kennis hebt. Je kunt de code die we schrijven in verband brengen met elke andere programmeertaal die je misschien kent.
In deze cursus wordt de Visual Studio Code (VSCode)-editor met een VHDL-plug-in gebruikt. VSCode is op dit moment een van de meest populaire programmeereditors en het is volledig gratis. We gebruiken de sjabloonfragmenten van de VHDL-plug-in om te voorkomen dat we tijd besteden aan triviale, repetitieve code. Hoewel VSCode geen IDE is die code automatisch voltooit zonder dat je echt begrijpt wat er aan de hand is.
We synthetiseren elke VHDL-module afzonderlijk en onderzoeken het schema dat is gemaakt door de synthesetool. We doen dit als de laatste lezing van elke coderingssectie die een RTL-productiemodule (register-transferniveau) produceert. Deze lessen leren je waardevolle vaardigheden om te begrijpen hoe elke coderegel wordt vertaald in digitale logica.
De Dot Matrix LED Controller FPGA-cursus leert je de juiste VHDL-ontwerptechnieken. Doe het de eerste keer dat u de chip inschakelt goed door een testbench te maken voor elke module, bij elke ontwerphiërarchie. Trial and error is geen haalbare strategie bij het ontwikkelen van hardware. De cursus leert je om als professionele FPGA-engineer zelfcontrolerende testbanken te ontwikkelen.
De ModelSim PE Student Edition wordt in de cursus gebruikt omdat dit de meest gebruikte VHDL-simulator is. De studenteneditie van de simulator is gratis te downloaden; dit geldt voor alle software die in deze cursus wordt gebruikt.
Ten slotte ronden we de cursus af door het fysieke prototype op het breadboard te maken en het ontwerp op de FPGA te implementeren. Het moment van de waarheid is wanneer we het apparaat via de USB-poort op de computer aansluiten en de seriële terminal intypen. Zullen de karakters verschijnen op het dot matrix LED-display?
Dit is het moment waarop de voordelen van een streng verificatieregime duidelijk worden. De problemen waarmee we te maken hebben, zijn veel gemakkelijker op te lossen dan een niet-reagerende chip, wat waarschijnlijk het eerste resultaat is voor een puur FPGA-hobbyistenproject.
Wat je leert van de FPGA-cursus
Je leert hoe je als professionele FPGA engineer een taak aanpakt. De cursus zal je VHDL-vaardigheden transformeren naar een niveau waarop je je zelfverzekerd voelt om elke VHDL-opdracht aan te gaan.
Dit zijn enkele dingen dat deze cursus je leert:
Geavanceerde VHDL-functies
- Pakketten, records en subprogramma's
- Beschermde typen (VHDL-klassen)
- Toegangstypen (VHDL-pointers)
- Algemeen
- Signaalkenmerken zoals
'last_eventof'stable - VHDL-2008-functies zoals hiërarchische signaalreferentie
Geavanceerde testbench-strategieën
- Verificatiecomponent
- Bus functioneel model
- Zelfcontrole VHDL-testbench
- Interactieve TCL-aangedreven testbank
FPGA-ontwerptools gebruiken
- ModelSim VHDL-simulator
- Synplify Pro-synthesesoftware
- Lattice iCEcube2 ontwerpsoftware
- Pintoewijzing en klokbeperkingen
- Synthese, plaats en route
Meer weten over de cursus?
Bijgewerkt op 21 september 2019: Ik heb de cursus voltooid.
Klik hier om het cursuscurriculum te bekijken
Opent:
Te bepalen .
VHDL
- Alles wat u moet weten over pigmentdispersies
- Alles wat u moet weten over IoT in onderhoud
- Alles wat u moet weten over technische tekeningen
- Alles wat u moet weten over metaalgieten
- Alles wat u moet weten over de binnenkant van een windturbine
- Alles wat u moet weten over MFD-condensator
- Alles wat u moet weten over Plunge EDM
- Alles wat je moet weten over gietijzer
- Alles wat u moet weten over hoogovens
- Alles wat u moet weten over boormachines
- Alles wat u moet weten over plaatwerk