Giáo Trình Thực Hành Thiết Kế Vi Mạch Số Bằng VHDL Xilinx

TÀI LIỆU THAM KHẢO

GIỚI THIỆU

1. CHƯƠNG 1: HƯỚNG DẢN SỪ DỤNG KIT FPGA XILINX FPGA XC3S500

1.1. GIỚI THIỆU Bộ KIT FPGA - XILINX

1.2. KHẢO SÁT CÁC THÀNH PHẰN Cơ BẢN CỦA KIT

1.2.1. NGUỒN CUNG CẮP

1.2.2. CÁC SWITCH GẠT - SLICE SWITCH

1.2.3. CÁC NÚT NHẮN - PUSH BUTTON

2. CHƯƠNG 2: HƯỚNG DÃN s ử DỤNG ISE DESIGN SUITE 14.1

2.1. KHỞI ĐỘNG XILINX ISE DESIGN SUITE

2.2. SOẠN THẢO CHƯƠNG TRÌNH ISE WEBPACK

2.3. t ổ n g h ợ p CHƯƠNG TRÌNH

2.4. GÁN CÁC PORT CHO CÁC CHÂN CỦA THIẾT BỊ LẬP TRÌNH

2.5. CÁCH THỨC NẠP CHƯƠNG TRÌNH VÀO THIẾT B| LẬP TRÌNH

3. CHƯƠNG 3: THIÉT KÉ MẠCH T ồ HỢP

3.5. MẠCH GIẢI ĐA HỢP

3.6. MẠCH GIẢI MÃ LED 7 ĐOẠN

3.7. MẠCH CỘNG s ố NHỊ PHÂN

3.8. MẠCH CHUYỂN ĐỔI SỐ NHỊ PHÂN THÀNH SỐ BCD

3.8.1. NGUYÊN LÝ CHUYỂN ĐỔI

3.8.2. GIẢI THÍCH NGUYÊN LÝ CHUYỂN ĐỔI

3.8.3. CÁC CHƯƠNG TRÌNH CHUYỀN ĐỒI

4. CHƯƠNG 4: THIÉT KÉ MẠCH TUẦN Tự 1: CHIA XUNG, ĐÉM NHỊ PHÂN, MÔ HÌNH TRẠNG THÁI MAY

4.2. MẠCH ĐỒNG Bộ THÔNG THƯỜNG

4.3. CHIA TẦN SỐ

4.4. MẠCH TẠO TÍN HIỆU CHO PHÉP

4.5. ĐẾM NHỊ PHÂN HIÊN THỊ LED ĐƠN, ĐẾM LÊN, ĐẾM XUỐNG

4.6. MẠCH ĐỒNG Bộ NGẪU NHIÊN

4.6.1. THIẾT KẾ MÃU - THEO MÔ HỈNH MOORE

4.6.2. THIẾT KẾ MẪU - THEO MÔ HÌNH MEALY

4.7. CHỒNG DỘI PHÍM NHẮN, SWITCH GẠT

4.7.1. HIỆN TƯỢNG DỘI PHÍM VÀ NÚT NHẤN, MÔ HÌNH CHỐNG DỘI

4.7.2. CÁC CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG DÙNG NÚT NHẤN c ó CHỐNG DỘI

4.8. CÁC CHƯƠNG TRÌNH ĐẾM VÒNG, ĐẾM JOHNSON

4.9. THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH THEO s ơ ĐỒ KHỐI

5. CHƯƠNG 5. THIẾT KÉ MẠCH TUÀN Tự 2: ĐẾM HIỂN THỊ TRÊN LED 7 ĐOẠN

5.2. MẠCH ĐẾM HIÊN TH| TRÊN LED 7 ĐOẠN QUÉT - CÁCH 1

5.3. MẠCH ĐẾM HIÉN THỊ TRÊN LED 7 ĐOẠN QUÉT - CÁCH 2

5.4. MẠCH ĐÉM NHỊ PHÂN

5.5. MẠCH ỨNG DỤNG -ĐỒNG Hồ SỐ

5.6. MẠCH ĐỌC NHIỆT Đ ộ TỪ CẢM BIẾN 1 DÂY DS18B20

5.6.1. CẢM BIẾN NHIỆT DS18B20

5.6.2. HÌNH ẢNH VÀ TÊN CÁC CHÂN CỬA CẢM BIẾN

5.6.3. Sơ ĐỒ KHỐI CỦA CẢM BIẾN DS18B20

5.6.4. HOẠT ĐỘNG CỦA CẢM BIẾN DS18B20

5.6.5. HOẠT ĐỘNG CẢNH BÁO QUÁ NHIỆT CỦA CẢM BIẾN DS18B20

5.6.6. CẤP NGUỒN CHO CẢM BIẾN DS18B20

5.6.7. MÃ 64 BIT CỦA CẢM BIẾN DS18B20

5.6.8. Bộ NHỚ ROM CỦA CẢM BIẾN DS18B20

5.6.9. THANH GHI ĐỊNH CÁU HÌNH CỦA CẢM BIẾN DS18B20

5.6.10. TRÌNH Tự HOẠT ĐỘNG CỦA CẢM BIẾN DS18B20

5.6.11. CÁC LỆNH HOẠT ĐỘNG CỦA CẢM BIẾN DS18B20

5.6.12. CÁC DẠNG TÍN HIỆU CỦA CHUẢN 1 DÂY

5.6.13. TRÌNH Tự KHỞI ĐỘNG-XUNG RESET VÀ XUNG HIỆN DIỆN

5.6.14. CẢC KHE THỜI GIAN ĐỌC/GHI

5.6.15. GIAO TIẾP FPGA VỚI CẢM BIẾN DS18B20

5.6.16. THIẾT KẾ MẠCH ĐỌC NHIỆT Đ ộ TỪ CẢM BIẾN DS18B20

6. CHƯƠNG 6: THIẾT KÉ MẠCH ĐIÈU KHIỂN LCD

6.1. GIỚI THIỆU LCD

6.2. Sơ ĐỒ CHÂN CỦA LCD

6.3. Bộ ĐIỀU KHIẺN LCD VÀ CÁC VÙNG NHỚ

6.4. CÁC LỆNH ĐIỀU KHIẺN LCD

6.5. CÁC HOẠT ĐỘNG ĐỌC GHI LCD

6.7. VÙNG NHỚ HIỀN THỊ DDRAM

6.8. LƯU ĐỒ KHỞI TẠO LCD

6.2. GIAO TIẾP FPGA VỚI LCD THEO BUS DỮ LIỆU 8 BIT

6.3. CHƯƠNG TRÌNH HIÊN THỊ KÍ Tự TRÊN LCD THEO BUS 8 BIT

6.4. CÁC CHƯƠNG TRÌNH ĐẾM HIỂN THỊ TRÊN LCD

6.5. CÁC CHƯƠNG TRÌNH ĐỒNG Hồ HIỂN THỊ TRÊN LCD

6.6. CHƯƠNG TRÌNH HIỂN THỊ KÍ Tự TRÊN LCD DÙNG BUS 4 BIT

6.7. VÙNG NHỚ CGRAM CỦA LCD HIỀN THỊ KÍ Tự Tự TẠO, BUS 8 BIT

6.7.1. VÙNG NHỚ CGRAM

6.7.2. CÁCH TÌM MÃ KÍ Tự MONG MUỐN

6.7.3. CÁC CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG CÁC KÍ Tự - Tự TẠO TRÊN LCD

6.7.4. TẠO MÃ 7 ĐOẠN KÍCH THƯỚC LỚN TRÊN LCD

6.7.5. CÁC CHƯƠNG TRÌNH ĐẾM Số c ố KÍCH THƯỚC LỚN TRÊN LCD

7. CHƯƠNG 7: THIẾT KÉ MẠCH GIAO TIẾP Bộ NHỚ RAM

7.2. KHẢO SÁT Bộ NHỚ SRAM

7.2.1. CẮU TRỦC Bộ NHỚ SRAM IS61LV25616

7.2.2. MÔ TẢ CHỨC NĂNG SRAM IS61LV25616

7.2.3. DẠNG SÓNG HOẠT ĐỘNG CỦA SRAM IS61LV25616

7.3. Bộ NHỚ SRAM CỦA KIT FPGA

7.4. THIẾT KẾ BỌ ĐIỀU KHIỂN GHI ĐỌC Bộ NHỚ SRAM

7.4.1. THIẾT KẾ CÁC KHỐI ĐIỀU KHIÉN Bộ NHỚ SRAM

7.4.2. TRÌNH Tự ĐIÈU KHIÊN ĐỌC/GHI Bộ NHỚ SRAM

7.5. CÁC ỨNG DỤNG DÙNG SRAM

8. CHƯƠNG 8: THIẾT KÉ MẠCH TRUYÈN DỮ LIỆU UART

8.2. THIẾT KẾ BỌ NHẬN UART

8.2.1. THỦ TỤC LẤY MẪU

8.2.2. Bộ TẠO TỐC Đ ộ BAUD - BAUD RATE GENERATOR

8.2.3. Bộ NHẬN UART - UART RECEIVER

8.2.4. MẠCH GIAO TIẾP - INTERFACE CIRCUIT

8.3. THIẾT KÉ BỌ PHÁT UART

8.4. THIẾT KÉ HỆ THỐNG UART HOÀN CHỈNH

8.5. CÁC MẠCH TRUYÈN Dữ LIỆU GIỮA FPGA VỚI PC QUA UART

8.6. TRUYỀN Dữ LIỆU I2C

8.6.1. TỔNG QUAN VÈ TRUYỀN DỮ LIỆU I2C

8.6.2. DẠNG SÓNG TRUYÉN DỮ LIỆU I2C

8.6.3. KHẢO SÁT IC THỜI GIAN THỰC DS1307

8.6.4. TỐC Đ ộ CHUẨN TRUYÈN DỮ LIỆU I2C

8.6.5. FPGA GIAO TIÉP VỚI IC THỜI GIAN THỰC DS1307

8.6.6. CÁC CHƯƠNG TRlNH GIAO TIẾP IC THỜI GIAN THỰC DS1307

8.7. MODULE MỞ RỘNG PORT GIAO TIÉP CHUẰN I2C

8.7.1. KHẢO SÁT MODULE LED&KEY

8.1.1. CẤU TRÚC IC TM1638

8.1.2. CHỨC NĂNG CÁC CHÂN

8.1.3. LỆNH ĐIÈU KHIỂN

8.1.4. MA TRẠN PHÍM

8.1.5. DẠNG SÓNG GHI ĐỌC DỮ LIỆU

8.1.6. Sơ Đ ồ MODULE LED&KEY

8.1.7. KÉT NỐI MODULE LED&KEY VỚI FPGA

8.1.8. CÁC CHƯƠNG TRlNH GIAO TIẾP FPGA VỚI MODULE LED&KEY

GIỚI THIỆU SÁCH MỚI

LƯU CHIẾU

I. Tổng quan về Giáo Trình Thực Hành Thiết Kế Vi Mạch Số Bằng VHDL Xilinx

Giáo trình thực hành thiết kế vi mạch số bằng VHDL Xilinx là tài liệu quan trọng cho sinh viên ngành điện tử. Tài liệu này cung cấp kiến thức cơ bản và nâng cao về thiết kế vi mạch số, giúp sinh viên nắm vững ngôn ngữ lập trình VHDL và các công cụ thiết kế của Xilinx. Nội dung giáo trình được chia thành nhiều chương, từ cấu hình kit FPGA đến các bài thực hành thiết kế mạch phức tạp.

1.1. Giới thiệu về VHDL và Xilinx

VHDL (VHSIC Hardware Description Language) là ngôn ngữ lập trình mô tả phần cứng, được sử dụng rộng rãi trong thiết kế vi mạch số. Xilinx là một trong những nhà sản xuất chip FPGA hàng đầu, cung cấp các công cụ thiết kế mạnh mẽ cho việc phát triển các ứng dụng vi mạch.

1.2. Mục tiêu của giáo trình

Mục tiêu của giáo trình là trang bị cho sinh viên kiến thức và kỹ năng cần thiết để thiết kế và phát triển các mạch số bằng VHDL. Tài liệu cũng hướng dẫn cách sử dụng các công cụ thiết kế của Xilinx để thực hiện các dự án thực tế.

II. Những thách thức trong thiết kế vi mạch số bằng VHDL

Thiết kế vi mạch số bằng VHDL gặp nhiều thách thức, từ việc hiểu ngôn ngữ lập trình đến việc tối ưu hóa thiết kế cho hiệu suất và chi phí. Sinh viên thường gặp khó khăn trong việc chuyển đổi ý tưởng thành mã VHDL chính xác và hiệu quả.

2.1. Khó khăn trong việc học VHDL

VHDL có cú pháp phức tạp và yêu cầu người học phải nắm vững các khái niệm về phần cứng. Việc hiểu rõ cách thức hoạt động của các mạch số là rất quan trọng để viết mã VHDL hiệu quả.

2.2. Tối ưu hóa thiết kế vi mạch

Tối ưu hóa thiết kế vi mạch không chỉ liên quan đến việc giảm kích thước mà còn phải đảm bảo hiệu suất hoạt động. Điều này đòi hỏi sinh viên phải có kiến thức sâu về kiến trúc vi mạch và các kỹ thuật tối ưu hóa.

III. Phương pháp thiết kế vi mạch số hiệu quả với VHDL

Để thiết kế vi mạch số hiệu quả, sinh viên cần áp dụng các phương pháp và kỹ thuật phù hợp. Việc sử dụng các công cụ hỗ trợ từ Xilinx cũng giúp quá trình thiết kế trở nên dễ dàng hơn.

3.1. Sử dụng công cụ thiết kế Xilinx

Công cụ thiết kế của Xilinx cung cấp giao diện thân thiện và nhiều tính năng hữu ích cho việc phát triển mạch số. Sinh viên nên làm quen với các công cụ này để tối ưu hóa quy trình thiết kế.

3.2. Thực hành qua các dự án thực tế

Thực hành qua các dự án thực tế giúp sinh viên áp dụng lý thuyết vào thực tiễn. Các bài thực hành trong giáo trình được thiết kế từ cơ bản đến nâng cao, giúp sinh viên dần dần làm quen với các khái niệm phức tạp.

IV. Ứng dụng thực tiễn của thiết kế vi mạch số

Thiết kế vi mạch số bằng VHDL có nhiều ứng dụng trong thực tiễn, từ các thiết bị điện tử tiêu dùng đến các hệ thống công nghiệp phức tạp. Việc nắm vững kiến thức này giúp sinh viên có cơ hội việc làm tốt hơn.

4.1. Ứng dụng trong ngành điện tử

Các thiết kế vi mạch số được sử dụng trong nhiều sản phẩm điện tử như điện thoại, máy tính và thiết bị gia dụng. Kiến thức về VHDL giúp sinh viên tham gia vào quá trình phát triển các sản phẩm này.

4.2. Ứng dụng trong tự động hóa

Trong ngành tự động hóa, vi mạch số đóng vai trò quan trọng trong việc điều khiển và giám sát các hệ thống. Sinh viên có thể áp dụng kiến thức VHDL để phát triển các giải pháp tự động hóa hiệu quả.

V. Kết luận và tương lai của thiết kế vi mạch số

Thiết kế vi mạch số bằng VHDL sẽ tiếp tục phát triển mạnh mẽ trong tương lai. Với sự tiến bộ của công nghệ, nhu cầu về các kỹ sư có kỹ năng thiết kế vi mạch sẽ ngày càng tăng.

5.1. Tương lai của VHDL và Xilinx

VHDL và các công cụ của Xilinx sẽ tiếp tục được cải tiến để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong ngành công nghiệp. Sinh viên cần cập nhật kiến thức thường xuyên để không bị lạc hậu.

5.2. Cơ hội nghề nghiệp trong lĩnh vực vi mạch

Với sự phát triển của công nghệ, cơ hội nghề nghiệp trong lĩnh vực thiết kế vi mạch ngày càng phong phú. Sinh viên có thể tìm kiếm việc làm trong các công ty công nghệ, nghiên cứu và phát triển sản phẩm mới.