МЕТОДИКА ПРОЄКТУВАННЯ РОБОТИЗОВАНИХ СИСТЕМ В БАЗІСІ САПР INTEL QUARTUS PRIME

Анотація

У даний час при розробці роботизованих систем все більше застосовуються програмовані логічні інтегральні мікросхеми (ПЛІС).

Істотною перевагою ПЛІС є їхня універсальність і можливість швидкого програмування під виконання функцій практично будь-якого цифрового пристрою роботизованої системи. ПЛІС являє собою напівфабрикат, на основі якого розробник, що володіє персональним комп’ютером, має можливість проєктування цифрового пристрою в рекордно короткі терміни. Забезпечується це нескладними і відносно недорогими апаратними засобами програмування та спеціальним програмним забезпеченням, що називається системою автоматизованого проєктування (САПР).

ПЛІС – це електронний компонент, який використовується для створення цифрових інтегральних схем. На відміну від звичайних цифрових мікросхем, логіка роботи ПЛІС задається за допомогою програмування спеціальних засобів: програматорів і програмного забезпечення. Програмування на ПЛІС здійснюється за допомогою мов опису апаратури Verilog HDL і VHDL. На верхньому рівні ці мови дуже схожі – модель апаратури описується у вигляді взаємодіючих блоків (модулів) і для кожного з них визначається інтерфейс і реалізація. Інтерфейси модулів описують вхідні, вихідні і двосторонні порти, завдяки яким модулі з’єднуються один з одним з метою обміну даними, а також управління сигналами. Реалізація задає елементи внутрішнього стану і порядок обчислення значень вихідних інтерфейсів на основі цього стану і значень вхідних портів, а також правила поновлення внутрішнього стану.

У статті розкриті етапи проєктування цифрових пристроїв роботизованих систем за допомогою ПЛІС, розглянуті принципи побудови і функціонування основних вузлів комбінаційних схем, на логічних елементах реалізована одна із заданих функцій, яка в подальшому запрограмована на ПЛІС за допомогою САПР Quartus Prime із вбудованим симулятором ModelSim-Altera .

Посилання 

1. Семенець В. В. Проектування цифрових систем з використанням мови VHDL: навч. посiбник / В. В. Семенець, I. В. Хаханова, В. I. Хаханов. Харкiв: ХНУРЕ, 2003. 492 с.
2. Строгонов А. В. Проектирование комбинационных схем в базисе ПЛИС // Компоненты и технологи. 2008. № 5. С. 148–151.
3. Акчурин А. Д. Основы работы в среде Quartus II: уч.-метод. пособ. / А. Д. Акчурин, К. М. Юсупов, А. А. Колчев. Казань: КФУ, 2017. 49 с.
4. Тарасов И. Е. Проектирование конфигурируемых процессоров на базе ПЛИС // Компоненты и технологи. 2006. № 2. С. 78–83.
5. Попов А. Ю. Проектирование цифровых устройств с использованием ПЛИС: учеб. пособ. Москва: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2009. 80 с.
6. Слюсарь В. В. Методика проектирования программно-реконфигурируемых устройств на базе ПЛИС / В. В. Слюсарь, Р. М. Романов // Оборонный комплекс – научно-техническому прогрессу России. 2010. № 1. С. 48–52.
7. Довгий П. С. Синтез комбинационных схем. Учебное пособие к курсовой работе по дисциплине «Дискретная математика» / П. С. Довгий, В. И.Поляков. Санкт-Петербург: СПбГУ ИТМО, 2009. 64 с.
8. Исмагилова Е. И. Булевы функции и построение логических схем: учеб. пособие / Е. И. Исмагилова. Москва: МИРЭА, 2015. 160 с.
9. Харрис Д. М. Цифровая схемотехника и архитектура компьютера: учеб. пособие. 2-е изд., перераб, и доп. USA: Morgan Kaufman, 2013. 1625 с.: ил.
10. Сергиенко И. В. Задачи дискретной оптимизации. Проблемы, методы решения, исследования / И. В. Сергиенко, В. П. Шило. Киев: Наукова думка, 2003. 261 с.
11. Тарасов И. Е. ПЛИС Xilinx. Языки описания аппаратуры VHDL и Verilog, САПР, приемы проектирования // Горячая линия – Телеком, 2022. 358 с.
12. Vaibbhav Taraate. PLD Based Designwith VHDL RTL Design, Synthesisand Implementation – Springer Nature Singapore Pte Ltd, 2017. 423 p.
13. Строгонов А. В. Реализация Verilog-проектов в базисе академических ПЛИС с применением САПР VTR7.0 // Компоненты и технологи. 2017. № 5. C. 12–17.
14. Bogdan Belean. Application-Specific Hardware Architecture Designwith VHDL. Springer International Publishing, 2018. 191 p.
15. Ратушний П. М. ПЛІС та їх програмування: лабораторний практикум / П. М. Ратушний, О. М. Жагловська, К. В. Огородник. Вінниця: ВНТУ, 2018. 57 с.