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FPGA 과정 – Dot Matrix VHDL 과정에 대해 알아야 할 모든 것

지난 6개월 동안 작업한 VHDL 및 FPGA 과정이 완료되기 시작했음을 알리게 되어 기쁩니다. 이 과정은 현재 베타 버전이며 올 가을에 처음으로 시작할 계획입니다.

FPGA 과정은 누구를 위한 것입니까?

FPGA 과정은 다른 프로그래밍 언어에 대한 지식이 있지만 VHDL 및 FPGA가 처음인 개발자를 대상으로 합니다. 이 과정은 초급 또는 중급 수준에서 고급 VHDL 코딩 구성을 이해하고 사용할 수 있도록 안내합니다.

이 과정은 FPGA 개발 업무를 맡은 전문 소프트웨어 엔지니어에게 적합합니다. 또한 하드웨어 설계에 관심이 있고 FPGA 개발로의 경력 전환을 고려하고 있는 학생이나 프리랜서에게도 적합합니다.

기본적인 프로그래밍 기술을 가진 사람은 누구나 이 과정에서 가르치는 실습 접근 방식의 이점을 얻을 수 있습니다. 우리는 처음부터 실제 물리적 제품을 개발하고 있습니다. FPGA 엔지니어로서 저에게 이 문제를 요청했다면 어떻게 해결했을지 정확히 보여드리고 있습니다.

프로젝트

도트 매트릭스 LED 디스플레이 컨트롤러는 우리가 이 과정에서 만드는 제품입니다. 도트 매트릭스 LED 디스플레이는 요즘 대형 옥외 광고판이나 정보 디스플레이에 일반적으로 사용됩니다. 하지만 저렴한 LCD 디스플레이가 등장하기 전에는 디지털 시계나 자판기와 같은 소형 기기에 사용되었습니다.

원하는 경우 시뮬레이션 전용 연습으로 코스를 수행할 수 있습니다. 하드웨어나 FPGA 개발 보드를 구입할 필요가 없습니다. 하지만 원하는 경우 자신만의 프로토타입을 만들 수 있으며 모든 정보는 과정에 포함되어 있습니다.

Lattice iCEstick FPGA 평가 키트는 이 과정에서 사용되는 FPGA 개발 보드입니다. 이 $25 보드에는 1280개의 로직 요소와 64kb 블록 RAM이 있는 iCE40 HX1K FPGA가 있으며 이는 우리 애플리케이션에 충분합니다. iCEstick 보드는 브레드보드에 직접 연결할 수 있습니다. 프로토타입을 만들 때 할 것입니다.

우리는 64개의 LED가 있는 8×8 도트 매트릭스 LED 디스플레이를 제어할 수 있는 FPGA 구현을 만듭니다. FPGA는 각 ASCII 문자를 렌더링하는 방법에 대한 정보를 블록 RAM에 저장합니다.

FPGA 보드에 있는 USB 커넥터를 사용하여 FPGA에 텍스트를 보낼 수 있습니다. 텍스트는 컴퓨터의 직렬 터미널에 입력할 때 도트 매트릭스 디스플레이에 렌더링됩니다. FPGA는 과정에서 생성한 UART 트랜시버를 사용하여 직렬 터미널에 문자를 다시 에코합니다.

프로토타입 제작에 사용되는 모든 부품, 소모품 및 도구는 BOM(자재 명세서)을 참조하십시오.

FPGA 코스 구조

120개의 강의는 17개의 섹션으로 나뉘며 평균 10분 길이의 비디오가 있습니다. 저는 복잡한 내용을 더 관리하기 쉽게 여러 개의 짧은 강의로 의도적으로 분할했습니다. 각 섹션은 VHDL 모듈, 테스트 벤치 또는 VHDL 및 FPGA 설계 내의 개념을 다룹니다. 이 과정은 빠뜨리지 않고 모든 개념과 디자인 결정에 대해 설명합니다.

시작하기 섹션에서는 필요한 소프트웨어를 설치하고 개발 환경을 설정합니다. 다음 섹션에서는 Lattice iCEstick FPGA 개발 보드와 도트 매트릭스 디스플레이의 아날로그 회로도 및 지원 회로를 소개합니다.

기본적인 VHDL 지식만 있어도 진행 상황을 따라갈 수 있도록 코딩 세션에서 제가 하는 모든 것을 설명하겠습니다. 우리가 작성한 코드를 여러분이 알고 있는 다른 프로그래밍 언어와 연관시킬 수 있습니다.

이 과정에서는 VHDL 플러그인이 포함된 VSCode(Visual Studio Code) 편집기를 사용합니다. VSCode는 현재 가장 인기 있는 프로그래밍 편집기 중 하나이며 완전히 무료입니다. 우리는 사소하고 반복적인 코드에 시간을 소비하지 않기 위해 VHDL 플러그인의 템플릿 스니펫을 사용합니다. 하지만 VSCode는 무슨 일이 일어나고 있는지 제대로 이해하지 않고도 코드를 자동으로 완성하는 IDE가 아닙니다.

우리는 모든 VHDL 모듈을 개별적으로 합성하고 합성 도구에 의해 생성된 회로도를 검사합니다. RTL(레지스터 전송 레벨) 생산 모듈을 생성하는 각 코딩 섹션의 마지막 강의로 이것을 합니다. 이 수업은 각 코드 라인이 디지털 논리로 변환되는 방식을 이해하는 데 유용한 기술을 알려줍니다.

도트 매트릭스 LED 컨트롤러 FPGA 과정은 적절한 VHDL 설계 기술을 가르칩니다. 모든 설계 계층에서 각 모듈에 대한 테스트벤치를 생성하여 칩의 전원을 처음 켤 때 올바르게 설정하십시오. 시행착오는 하드웨어를 개발할 때 실행 가능한 전략이 아닙니다. 이 과정은 전문 FPGA 엔지니어로서 자가 점검 테스트벤치를 개발하는 방법을 알려줍니다.

ModelSim PE Student Edition은 가장 일반적으로 사용되는 VHDL 시뮬레이터이기 때문에 과정에서 사용됩니다. 시뮬레이터의 학생용 버전은 무료로 다운로드할 수 있습니다. 이것은 이 과정에서 사용되는 모든 소프트웨어에 적용됩니다.

마지막으로 브레드보드에서 물리적 프로토타입을 생성하고 FPGA에서 설계를 구현하여 과정을 마무리합니다. 진실의 순간은 USB 포트를 통해 장치를 컴퓨터에 연결하고 직렬 터미널을 입력할 때입니다. 도트 매트릭스 LED 디스플레이에 문자가 표시되나요?

이것은 엄격한 검증 체제의 이점이 분명해지는 때입니다. 우리가 처리해야 하는 문제는 응답하지 않는 칩보다 해결하기가 훨씬 쉽기 때문에 순수한 FPGA 애호가 프로젝트의 첫 번째 결과일 가능성이 높습니다.

FPGA 과정에서 배울 내용

전문 FPGA 엔지니어로서 작업에 접근하는 방법을 배우게 됩니다. 이 과정을 통해 VHDL 기술을 모든 VHDL 과제에 자신 있게 맡을 수 있는 수준으로 변화시킬 것입니다.

다음은 일부입니다. 이 과정에서 배울 내용:

고급 VHDL 기능

  • 패키지, 기록 및 하위 프로그램
  • 보호된 유형(VHDL 클래스)
  • 액세스 유형(VHDL 포인터)
  • 제네릭
  • 'last_event과 같은 신호 속성 또는 'stable
  • 계층적 신호 참조와 같은 VHDL-2008 기능

고급 테스트벤치 전략

  • 인증 구성요소
  • 버스 기능 모델
  • 자체 검사 VHDL 테스트벤치
  • 대화형 TCL 기반 테스트벤치

FPGA 설계 도구 사용

  • ModelSim VHDL 시뮬레이터
  • Synplify Pro 합성 소프트웨어
  • Lattice iCEcube2 디자인 소프트웨어
  • 핀 할당 및 시계 제약
  • 합성, 장소 및 경로

과정에 대해 더 알고 싶으십니까?

2019년 9월 21일 업데이트됨: 과정을 수료했습니다.

과정 커리큘럼을 보려면 여기를 클릭하세요.

열기:

미정 .


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