Altera® FPGA Khái niệm cơ bản và Bắt đầu
Kiến thức cơ bản về FPGA
Kiến thức nền tảng: Mạch tích hợp và thiết kế logic
Mạch tích hợp (IC) thường được gọi là "chip". Họ thực hiện các mạch điện tử rất nhỏ trên đế silicon. CPU, GPU và FPGAs đều là IC. Hầu hết các IC đều triển khai thiết kế logic. Tín hiệu điện đi vào IC và được hiểu là "0" hoặc "1" dựa trên mức điện áp của chúng. Bạn có thể xem xét các tín hiệu khác nhau để thu thập nhiều giá trị hoặc bạn có thể xem cùng một tín hiệu nhiều lần khác nhau và xem nó thay đổi như thế nào.
Thiết kế logic là thiết kế mạch để đưa ra quyết định dựa trên các giá trị "0" và "1" đó. Một thiết kế logic được tạo thành từ các cổng logic để so sánh hai hoặc nhiều giá trị khác nhau - để trả lời các câu hỏi như: "Cả hai giá trị có giống nhau không?" hoặc "Cả hai giá trị có bằng 1 không?" Ngoài ra, các cấu trúc được gọi là "flipflops" không gian ra những câu hỏi này kịp thời. Thiết kế logic hiện đại có hàng ngàn đến hàng nghìn tỷ cổng logic.
Một sự tương tự tốt là khi bạn nghe nhạc piano. Mỗi lần đếm thời gian, nhạc sĩ xác định nốt nhạc bạn sẽ nghe. Mỗi quyết định đều đơn giản, nhưng một bài hát hay đòi hỏi nhiều quyết định và nhiều kỹ năng. Một loạt các thiết kế logic tốt trong một IC có thể tạo ra các câu trả lời tính toán tuyệt vời!
FPGA là gì?
FPGA là từ viết tắt của Field Programmable Gate Array. FPGAs là IC bán dẫn trong đó phần lớn chức năng bên trong thiết bị có thể được thay đổi; thay đổi bởi kỹ sư thiết kế, thay đổi trong quá trình lắp ráp PCB, hoặc thậm chí thay đổi sau khi một sản phẩm được triển khai.
Những thay đổi được tạo ra bằng cách thay đổi những gì đầu vào và đầu ra điện đang được nhận, cổng logic và flipflops nào được thực hiện và cách các cổng đó được kết nối với nhau.
Một FPGA được tạo thành từ một mạng lưới logic có thể định cấu hình, được gọi là mô-đun logic thích ứng (ALM) và các khối chuyên biệt, chẳng hạn như khối xử lý tín hiệu kỹ thuật số (DSP) và khối bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM). Các khối có thể lập trình này được kết hợp thông qua các kết nối định tuyến có thể định cấu hình để triển khai các mạch kỹ thuật số hoàn chỉnh.
Ai sử dụng FPGAs?
Phát triển
Các nhà phát triển sử dụng FPGAs trong ngành công nghiệp điện tử cho nhiều ứng dụng khác nhau.
Nghiên cứu
Các nhà nghiên cứu sử dụng FPGAs để khám phá thiết kế logic để giải quyết các vấn đề khó khăn và thực hiện các thuật toán mới.
Sinh viên
Vì FPGAs có thể được lập trình nhiều lần, chúng là một cách lý tưởng để học thiết kế logic.
Hobbyists
Giống như sinh viên, thường những người có sở thích có mong muốn học thiết kế logic và FPGAs hoàn hảo cho việc này.
Tại sao bạn nên sử dụng FPGA?
Lợi ích của việc sử dụng FPGA bao gồm:
Linh hoạt
FPGA Chức năng có thể thay đổi sau mỗi lần khởi động thiết bị.
Gia tốc
Đưa sản phẩm ra thị trường nhanh hơn và/hoặc tăng hiệu năng hệ thống của bạn.
Tích hợp
Các FPGAs ngày nay bao gồm bộ xử lý trên khuôn, I/O thu phát ở tốc độ 28 Gbps (hoặc nhanh hơn), khối RAM, động cơ DSP, v.v.
Tổng chi phí sở hữu (TCO)
Mặc dù ASIC có thể có giá mỗi đơn vị thấp hơn so với FPGA tương đương, nhưng việc xây dựng chúng đòi hỏi chi phí không định kỳ (NRE), các công cụ phần mềm đắt tiền, nhóm thiết kế chuyên môn hóa và chu kỳ sản xuất dài.
Làm thế nào để bạn sử dụng một FPGA?
Phương pháp thiết kế |
Sự miêu tả |
Công cụ chính được sử dụng |
|---|---|---|
Thiết kế FPGA truyền thống |
Phương pháp này sử dụng ngôn ngữ mô tả phần cứng (HDL) để mô tả thiết kế và công cụ Tự động hóa thiết kế điện tử (EDA) để biến mô tả thiết kế của bạn thành một triển khai FPGA. |
|
Thiết kế cấp cao |
Phương pháp này sử dụng ngôn ngữ cấp cao hơn, thường là Data Parallel C ++ (DPC ++) để mô tả một thiết kế. Để chỉ sử dụng DPC ++, bạn phải sử dụng bo mạch được hỗ trợ được cắm vào máy tính có máy chủ x86. Bạn có thể kết hợp phương pháp này với thiết kế FPGA truyền thống để có năng suất tốt hơn. |
|
Sử dụng dịch vụ thiết kế FPGA |
Nếu bạn muốn sử dụng FPGA trong sản phẩm của mình, nhưng bạn không có chuyên môn để tự thiết kế, Altera có nhiều đối tác cung cấp Dịch vụ thiết kế FPGA. |
Bắt đầu
Đào tạo Kỹ thuật FPGA cung cấp hai khóa học đặc biệt dành cho người mới bắt đầu FPGA người học. Chọn con đường của bạn tùy thuộc vào phong cách học tập của bạn. Không có chi phí để tham dự Đào tạo Kỹ thuật FPGA.
Hội thảo dành cho người mới bắt đầu dành cho FPGAs Altera®
Bạn có thích học với một người hướng dẫn? Tham dự hội thảo thực hành kéo dài 3 giờ này.
Người mới bắt đầu Altera® FPGA designer
Bạn có phải là người học tự lãnh đạo? Chương trình giảng dạy này sẽ giúp bạn bắt đầu!
Danh mục đào tạo kỹ thuật FPGA
Danh mục này liệt kê tất cả các khóa học có sẵn cho người mới bắt đầu đến người dùng nâng cao.
Tiếp tục tìm hiểu
Tài nguyên bổ sung cho người mới bắt đầu
| Mô tả | chủ đề |
|---|---|
| Đào tạo kỹ thuật FPGA | Altera cung cấp đào tạo kỹ thuật miễn phí để học cách sử dụng FPGAs. Tìm hiểu các chủ đề nâng cao như phương pháp chốt định thời và Trình thiết kế nền tảng. |
| Chương trình học FPGA | Chúng tôi cung cấp các tài nguyên để giúp giáo viên và giáo sư tạo ra các lớp học cho các khóa học kỹ thuật và khoa học máy tính. |
| Cộng đồng FPGA | Nhận hỗ trợ và trò chuyện với những người trong cộng đồng Nhà phát triển FPGA. |
| Bo mạch DE-10 Lite | Bảng này là một lựa chọn tốt cho người mới bắt đầu. |
| Ví dụ thiết kế FPGA | Kho lưu trữ các ví dụ thiết kế cho FPGAs này bao gồm các ví dụ thiết kế cho tất cả các cấp độ của nhà thiết kế. |
| Tài nguyên hỗ trợ FPGA | Trang này dẫn đến tất cả các tài nguyên hỗ trợ có sẵn cho các nhà phát triển FPGA. |
Các tài nguyên bắt đầu khác
Bản tin Đại học Altera
Mỗi tháng, bản tin này chứa những phát triển, sự kiện mới nhất và các lớp học miễn phí.
Trung tâm Tải xuống Phần mềm FPGA
Tải về phần mềm để bắt đầu thiết kế FPGA của riêng bạn. Không cần giấy phép cho phiên bản Lite.
Hướng dẫn FPGAcademy
Những hướng dẫn này là hoàn hảo cho những người cần thêm nền tảng trong thiết kế logic kỹ thuật số.
Sách điện tử giới thiệu
Sách điện tử miễn phí này có thể nâng cao kiến thức của bạn về FPGAs.
Nội dung gốc bằng tiếng Anh trên trang này vừa do con người vừa do máy dịch. Nội dung này chỉ để cung cấp thông tin chung và giúp quý vị thuận tiện. Quý vị không nên tin đây là thông tin hoàn chỉnh hoặc chính xác. Nếu có bất kỳ mâu thuẫn nào giữa bản tiếng Anh và bản dịch của trang này, thì bản tiếng Anh sẽ chi phối và kiểm soát. Xem phiên bản tiếng Anh của trang này.