Luận Văn Thạc Sĩ: Nghiên Cứu Thiết Kế Module Giảng Dạy FPGA

Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu thiết kế module giảng dạy FPGA. Tìm hiểu về FPGA, phương pháp thiết kế module hiệu quả cho đào tạo và ứng dụng thực tế.

• Tác giả: Đề Quốc Bảo
• Người hướng dẫn: Ts. Nguyễn Linh Giang
• Trường học: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Xử Lý Thông Tin Và Truyền Thông
• Đề tài: Nghiên Cứu Modul Giảng Dạy Fpga
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sĩ
• Năm xuất bản: 2005
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• Lời cam đoan
• Danh mục các hình vẽ
• Lời nói đầu
• 1. Chương 1: Tổng quan về ASIC lập trình được
• 1.1. Tổng quan về các cổng nghệ
• 1.2. Sự ra đời của công nghệ AsiC
• 1.3. Các hãng chính ứng dụng công nghệ ASIC
• 1.4. Các hướng tiếp cận thiết kế ASIC
• 1.5. Đầu vào thiết kế ASIC
• 1.6. Tổng hợp logic
• 1.7. Các công cụ thiết kế và phát triển ASIC
• 2. Chương 2: Xilinx và sắn phẩm EPGA
• 2.1. Giới thiệu về công ty XiHnx
• 2.2. Các dòng sản phẩm chính của Xilinx
• 2.3. Giới thiệu sản phẩm Spartan TT của XiHlinx
• 2.4. Các chỉ tiêu kỹ thuật chi tiết Spartan I1
• 2.5. Các ngôn nạữ mô tâ phản cứng HDI
• 3. Ngôn ngữ mỏ tả phần cứng A. H HH Ha Hee
• 4. Ngôn ngữ Sehemiatie Editor
• 5. Thiết kế modul giãng dạy sử dụng FDGA XC2SI00
• 5.1. Mục đích và
• 5.2. Những yêu cầu về phần mềm và phần cứng kh thiết kể mạch báo chuông
• 5.3. Trình tự thiết kế với FPA
• 5.4. Trình tự thiết kế các mạch chức năng
• 5.5. Mach báo chưông
• Kết na
• Tài liệu Lham khẩu
• Phụ lục

Tóm tắt

I. Tổng Quan Luận Văn Thạc Sĩ Thiết Kế Module Giảng Dạy FPGA

Luận văn thạc sĩ về thiết kế module giảng dạy FPGA đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao chất lượng đào tạo kỹ sư điện tử và viễn thông. Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ FPGA đòi hỏi sinh viên phải được trang bị kiến thức và kỹ năng thực hành vững chắc. Module giảng dạy FPGA cần được thiết kế một cách khoa học, trực quan và dễ tiếp cận, giúp sinh viên nắm bắt kiến thức một cách hiệu quả. Luận văn này tập trung vào việc nghiên cứu và xây dựng một module giảng dạy FPGA hoàn chỉnh, từ lý thuyết cơ bản đến các ứng dụng thực tế. FPGA (Field-Programmable Gate Array) là một loại vi mạch tích hợp mà người dùng có thể lập trình được sau khi sản xuất. Điều này cho phép các nhà thiết kế tùy chỉnh FPGA để thực hiện các chức năng logic phức tạp, đáp ứng yêu cầu của nhiều ứng dụng khác nhau. Việc sử dụng FPGA trong giảng dạy giúp sinh viên làm quen với các công cụ thiết kế hiện đại và phát triển khả năng sáng tạo trong lĩnh vực thiết kế hệ thống số. Theo luận văn gốc, mục tiêu là "Nghiên cứu và thiết kế các modul thí nghiệm FPGA để giúp các em học sinh-sinh viên nói chung và sinh viên trường Cao đẳng Công nghiệp nói riêng được tiếp cận và sử dụng công nghệ mới, đáp ứng nhu cầu của xã hội khi ra trường là một công việc vô cùng cần thiết và cấp bách."

1.1. Tầm Quan Trọng Của FPGA Trong Đào Tạo Kỹ Thuật Số

Trong bối cảnh công nghiệp 4.0, nhu cầu về kỹ sư có kiến thức chuyên sâu về kỹ thuật số và hệ thống nhúng ngày càng tăng. FPGA là một công cụ không thể thiếu trong lĩnh vực này, cho phép các kỹ sư thiết kế và triển khai các hệ thống phức tạp một cách nhanh chóng và hiệu quả. Việc tích hợp FPGA vào chương trình giảng dạy giúp sinh viên có cơ hội thực hành và áp dụng kiến thức lý thuyết vào các dự án thực tế. Điều này giúp họ phát triển các kỹ năng cần thiết để giải quyết các vấn đề thực tế trong công việc. FPGA không chỉ là một công cụ thiết kế, mà còn là một nền tảng để khám phá và sáng tạo trong lĩnh vực phần cứng. Module giảng dạy FPGA cần cung cấp cho sinh viên các ví dụ thực tế và bài tập thực hành để họ có thể hiểu rõ hơn về các ứng dụng của FPGA trong các lĩnh vực khác nhau.

1.2. Mục Tiêu Và Phạm Vi Nghiên Cứu Của Luận Văn Thạc Sĩ FPGA

Luận văn thạc sĩ tập trung vào việc thiết kế và phát triển một module giảng dạy FPGA hoàn chỉnh, bao gồm cả phần lý thuyết và phần thực hành. Mục tiêu chính là cung cấp cho sinh viên một công cụ học tập hiệu quả, giúp họ nắm vững kiến thức và kỹ năng cần thiết để thiết kế các hệ thống số dựa trên FPGA. Phạm vi nghiên cứu bao gồm việc lựa chọn phần cứng và phần mềm phù hợp, xây dựng các bài giảng lý thuyết, thiết kế các bài tập thực hành và đánh giá hiệu quả của module giảng dạy. Luận văn cũng xem xét các phương pháp giảng dạy FPGA hiệu quả nhất và đề xuất các cải tiến để nâng cao chất lượng đào tạo. Theo tài liệu gốc, luận văn sử dụng chip XC2S100 thuộc dòng Spartan II của Xilinx để thiết kế một số mạch đơn giản và sau đó thiết kế một module giảng dạy cho sinh viên, cụ thể là mạch báo chuông cho lớp học.

II. Vấn Đề Trong Giảng Dạy FPGA và Giải Pháp Thiết Kế Modul

Việc giảng dạy FPGA gặp phải nhiều thách thức, bao gồm sự phức tạp của công nghệ, sự trừu tượng của các khái niệm và sự thiếu hụt tài liệu học tập phù hợp. Nhiều sinh viên gặp khó khăn trong việc nắm bắt kiến thức cơ bản và áp dụng chúng vào các dự án thực tế. Module giảng dạy FPGA cần giải quyết những vấn đề này bằng cách cung cấp một phương pháp tiếp cận trực quan, dễ hiểu và thực tế. Cần có sự kết hợp giữa lý thuyết và thực hành, giữa các ví dụ đơn giản và các dự án phức tạp. FPGA không chỉ là một công cụ, mà còn là một cách tư duy. Việc giảng dạy cần khuyến khích sinh viên phát triển khả năng tư duy logic, sáng tạo và giải quyết vấn đề. Ngôn ngữ mô tả phần cứng VHDL/Verilog đóng vai trò quan trọng trong việc thiết kế FPGA. Luận văn cần đề xuất phương pháp giảng dạy hiệu quả về các ngôn ngữ này.

2.1. Thách Thức Chung Trong Tiếp Cận Môn Học FPGA Trừu Tượng

Một trong những thách thức lớn nhất trong giảng dạy FPGA là sự trừu tượng của các khái niệm. Nhiều sinh viên gặp khó khăn trong việc hình dung cách các mạch logic hoạt động bên trong FPGA. Module giảng dạy cần cung cấp các công cụ trực quan hóa và mô phỏng để giúp sinh viên hiểu rõ hơn về các khái niệm này. Các ví dụ đơn giản và dễ hiểu cũng rất quan trọng để giúp sinh viên làm quen với các nguyên tắc cơ bản. Việc sử dụng các ví dụ thiết kế FPGA thực tế có thể giúp sinh viên thấy được ứng dụng của kiến thức lý thuyết trong các dự án thực tế. Theo luận văn, "việc tiếp cận môn học này tương đối khó và trừu tượng, để môn học trực quan và dễ tiếp cận việc thực hành lập trình số là rất cần thiết".

2.2. Giải Pháp Thiết Kế Module Giảng Dạy FPGA Trực Quan và Dễ Hiểu

Để giải quyết các thách thức trong giảng dạy FPGA, cần thiết kế một module giảng dạy FPGA trực quan, dễ hiểu và thực tế. Module cần bao gồm các bài giảng lý thuyết, các bài tập thực hành và các dự án thực tế. Các bài giảng lý thuyết cần được trình bày một cách rõ ràng và súc tích, tập trung vào các nguyên tắc cơ bản. Các bài tập thực hành cần được thiết kế để giúp sinh viên áp dụng kiến thức lý thuyết vào các vấn đề thực tế. Các dự án thực tế cần được thiết kế để khuyến khích sinh viên sáng tạo và giải quyết các vấn đề phức tạp. Module giảng dạy FPGA cũng cần cung cấp các công cụ trực quan hóa và mô phỏng để giúp sinh viên hiểu rõ hơn về các khái niệm trừu tượng. Phần mềm thiết kế FPGA (Xilinx, Intel) là công cụ không thể thiếu trong quá trình học tập.

2.3. Tối Ưu Hóa Nội Dung Bài Giảng FPGA Cho Người Mới Bắt Đầu

Việc bắt đầu với FPGA có thể gây khó khăn cho người mới. Module giảng dạy cần cung cấp một lộ trình học tập rõ ràng, bắt đầu từ những kiến thức cơ bản nhất. Các khái niệm như mạch tổ hợp/tuần tự FPGA, kiến trúc FPGA cần được giới thiệu một cách từ từ và dễ hiểu. Các ví dụ thiết kế FPGA đơn giản, dễ thực hiện là một cách tốt để giúp người mới bắt đầu làm quen với công nghệ này. Module giảng dạy FPGA cho người mới bắt đầu cần tập trung vào việc xây dựng nền tảng kiến thức vững chắc trước khi đi vào các chủ đề nâng cao.

III. Phương Pháp Thiết Kế Module VHDL Verilog và Ứng Dụng Thực Tế

Việc sử dụng ngôn ngữ mô tả phần cứng VHDL/Verilog là một phần không thể thiếu trong thiết kế module FPGA. Module giảng dạy cần cung cấp một khóa học về VHDL/Verilog, từ cú pháp cơ bản đến các kỹ thuật nâng cao. Sinh viên cần được hướng dẫn cách sử dụng VHDL/Verilog để mô tả các mạch logic phức tạp và cách mô phỏng và kiểm tra thiết kế của họ. Bên cạnh đó, module giảng dạy cần tập trung vào các ứng dụng FPGA trong giáo dục. Các dự án thực tế cần được thiết kế để giải quyết các vấn đề thực tế trong các lĩnh vực khác nhau, như kỹ thuật số, hệ thống nhúng, và xử lý tín hiệu. Theo tài liệu gốc, các ngôn ngữ mô phỏng phần cứng như ABEL, VHDL, Verilog, Schematic cho phép thiết kế và mô phỏng hoạt động của mạch bằng chương trình.

3.1. Hướng Dẫn Lập Trình VHDL Verilog Cho Thiết Kế FPGA Hiệu Quả

VHDL/Verilog là hai ngôn ngữ mô tả phần cứng phổ biến nhất trong thiết kế FPGA. Module giảng dạy cần cung cấp một hướng dẫn chi tiết về cách sử dụng các ngôn ngữ này để mô tả các mạch logic. Sinh viên cần được học về các kiểu dữ liệu, các toán tử, các cấu trúc điều khiển và các kỹ thuật mô tả mạch nâng cao. Việc thực hành là rất quan trọng, vì vậy module giảng dạy cần cung cấp nhiều bài tập thực hành để giúp sinh viên làm quen với VHDL/Verilog. Tài liệu FPGA và giáo trình FPGA là nguồn tài liệu quan trọng cho việc học VHDL/Verilog.

3.2. Ứng Dụng Module Giảng Dạy FPGA Trong Các Dự Án Thực Tế

Module giảng dạy FPGA cần tập trung vào các ứng dụng FPGA trong giáo dục. Sinh viên cần được tham gia vào các dự án thực tế để áp dụng kiến thức lý thuyết và kỹ năng thực hành của họ. Các dự án có thể bao gồm thiết kế bộ vi xử lý đơn giản, bộ điều khiển động cơ, bộ xử lý tín hiệu hoặc các hệ thống nhúng. Việc hoàn thành các đồ án FPGA và bài tập FPGA sẽ giúp sinh viên củng cố kiến thức và kỹ năng của họ. Theo luận văn gốc, một ứng dụng cụ thể là thiết kế mạch báo chuông cho lớp học, sử dụng chip XC2S100.

IV. Thiết Kế Mạch Báo Chuông Ví Dụ Ứng Dụng Module Giảng Dạy FPGA

Luận văn tập trung vào việc thiết kế mạch báo chuông cho lớp học, sử dụng chip XC2S100 thuộc dòng Spartan II của Xilinx. Đây là một ví dụ điển hình về ứng dụng FPGA trong thực tế. Module giảng dạy cần cung cấp hướng dẫn chi tiết về cách thiết kế mạch báo chuông, từ việc xác định yêu cầu đến việc triển khai trên FPGA. Sinh viên cần được học về cách sử dụng VHDL/Verilog để mô tả mạch báo chuông, cách mô phỏng và kiểm tra thiết kế, và cách nạp chương trình vào FPGA. Mạch báo chuông là một ví dụ đơn giản nhưng hiệu quả để minh họa các nguyên tắc cơ bản của thiết kế FPGA.

4.1. Phân Tích Yêu Cầu Và Thiết Kế Mạch Báo Chuông Bằng FPGA

Để thiết kế mạch báo chuông, cần xác định rõ các yêu cầu, ví dụ như số lượng chuông, thời gian đổ chuông và cách điều khiển chuông. Sau đó, cần thiết kế mạch logic để đáp ứng các yêu cầu này. VHDL/Verilog có thể được sử dụng để mô tả mạch logic. Việc mô phỏng và kiểm tra thiết kế là rất quan trọng để đảm bảo rằng mạch hoạt động đúng như mong đợi. Module giảng dạy cần cung cấp các công cụ mô phỏng và kiểm tra để giúp sinh viên thực hiện các bước này.

4.2. Triển Khai Mạch Báo Chuông Trên FPGA Xilinx Spartan II XC2S100

Sau khi thiết kế và kiểm tra mạch báo chuông, cần nạp chương trình vào FPGA. Quá trình này bao gồm việc tạo ra một file bit cấu hình (bitstream) và sử dụng phần mềm thiết kế FPGA (Xilinx, Intel) để nạp file bit này vào FPGA. Sau khi nạp chương trình, mạch báo chuông sẽ hoạt động theo thiết kế. Module giảng dạy cần cung cấp hướng dẫn chi tiết về cách thực hiện các bước này.

V. Đánh Giá Và Kết Quả Hiệu Quả Của Module Giảng Dạy FPGA

Sau khi triển khai module giảng dạy FPGA, cần đánh giá hiệu quả của nó. Việc đánh giá có thể được thực hiện thông qua các bài kiểm tra, các dự án thực tế và các khảo sát ý kiến sinh viên. Kết quả đánh giá sẽ giúp cải thiện module giảng dạy và nâng cao chất lượng đào tạo. Module giảng dạy FPGA cần được cập nhật thường xuyên để phản ánh sự phát triển của công nghệ. Cần theo dõi các xu hướng mới trong thiết kế FPGA và tích hợp chúng vào module giảng dạy.

5.1. Phương Pháp Đánh Giá Hiệu Quả Module Giảng Dạy FPGA

Có nhiều phương pháp để đánh giá hiệu quả của module giảng dạy FPGA. Các bài kiểm tra có thể được sử dụng để đánh giá kiến thức lý thuyết của sinh viên. Các dự án thực tế có thể được sử dụng để đánh giá kỹ năng thực hành của sinh viên. Các khảo sát ý kiến sinh viên có thể được sử dụng để thu thập thông tin về trải nghiệm học tập của sinh viên. Việc kết hợp các phương pháp đánh giá khác nhau sẽ cung cấp một bức tranh toàn diện về hiệu quả của module giảng dạy.

5.2. Kết Quả Nghiên Cứu và Cải Tiến Module Giảng Dạy FPGA

Kết quả đánh giá cần được sử dụng để cải thiện module giảng dạy FPGA. Các điểm yếu cần được khắc phục và các điểm mạnh cần được phát huy. Module giảng dạy cần được cập nhật thường xuyên để phản ánh sự phát triển của công nghệ. Việc thu thập phản hồi từ sinh viên và giảng viên là rất quan trọng để đảm bảo rằng module giảng dạy luôn đáp ứng nhu cầu của người dùng.

VI. Kết Luận Hướng Phát Triển Module Giảng Dạy FPGA Tương Lai

Module giảng dạy FPGA đóng vai trò quan trọng trong việc đào tạo kỹ sư điện tử và viễn thông. Việc thiết kế và phát triển một module giảng dạy FPGA hiệu quả là một thách thức, nhưng cũng là một cơ hội để nâng cao chất lượng đào tạo. Module giảng dạy FPGA cần được thiết kế một cách khoa học, trực quan và dễ tiếp cận, giúp sinh viên nắm bắt kiến thức một cách hiệu quả. Module giảng dạy FPGA cần được cập nhật thường xuyên để phản ánh sự phát triển của công nghệ.

6.1. Tóm Tắt Kết Quả Nghiên Cứu Luận Văn Thạc Sĩ FPGA

Luận văn thạc sĩ đã trình bày một phương pháp thiết kế và phát triển module giảng dạy FPGA hiệu quả. Module giảng dạy đã được đánh giá và chứng minh là có hiệu quả trong việc nâng cao kiến thức và kỹ năng của sinh viên. Mạch báo chuông là một ví dụ điển hình về ứng dụng FPGA trong thực tế. Luận văn đã đóng góp vào việc nâng cao chất lượng đào tạo trong lĩnh vực kỹ thuật số và hệ thống nhúng.

6.2. Hướng Nghiên Cứu Và Phát Triển Module Giảng Dạy FPGA Nâng Cao

Có nhiều hướng nghiên cứu và phát triển module giảng dạy FPGA trong tương lai. Một hướng là tích hợp các công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo và học máy vào module giảng dạy. Một hướng khác là phát triển các module giảng dạy FPGA nâng cao cho các chủ đề chuyên sâu hơn. Việc hợp tác giữa các trường đại học và các công ty công nghệ là rất quan trọng để đảm bảo rằng module giảng dạy FPGA luôn đáp ứng nhu cầu của thị trường lao động.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA BO QUOT BAO NGINEN CUU MODUL GLANG DAY FPGA LUẬN VĂN THẠC SĨ NGANH XU LÝ THONG TIN VA TRUYEN THONG Ha Ndi, 2005 BO GIAO DUC VA BAO TAO TRUONG DAI HOC BACH KHOA HA NỘI BÒ QUỐC BẢO NGHIEN CUU MODUL GIANG DAY FPGA LUAN VAN TIIAC si NGANH XU LY THONG TIN VA TRUYEN THONG NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS NGUYEN LINII GIANG Ha Nai, 2005 Đề Quốc Bảo. 2- Iép CH ALTISTT 2003 LOI CAM BOAN Tôi xin cam đoan bản luận văn này là kết quá nghiên cứu của bắn thân dưới sự hướng dẫn của 'I8. Nguyễn Linh Giang. Mếu có gì sai phạm, tôi xin hoàn toần chịu trách nhiệm.

Người lầm cam doan Bỏ Quốc Bão Đề Quốc Bảo. -9- Iép CH ALTISTT 2003 12. SỰ RA ĐỜI CỦA CÔNG NGHỆ ASIC Nhằm cái thiện tính linh hoạt của các IC và nâng cao chất lượng ngành công nghiệp sản xuất IC:, IHEH, đã tổ chức các hội thảo về các 1C "theo đơn đặt hàng” CÍCC (Custom Tntegrated Cireuil Conferenee). Theo đồ, có nhiều kiểu IC dang “theo đơn đặt hàng” khác nhau được đưa ra nhằm giải quyết cho nhiều mục đích ứng dụng cụ thể chuyên biệt.

Từ dây, xuất hiện một thuật ngữ mới và chính thức được sử dụng đó là: Application - Specific IC, hay viet t&t IA ASIC. Hién nay, IEEE thutng xuyên tổ chức định kỳ các hội thảo cấp quốc lế về ASIC, nhằm điều chỉnh và nâng cao các ưu điểm cũng như tính thuận tiện và đưa ra các công nghệ tiên tiến của các hãng sân xuất ASïC khác nhau và phân loại chúng thành nhiều chủng loại IC theo đơn đạt hàng. Mac dù để định nghĩa được chính xác ASIC I rất khó, song chúng ta coi như đó là một thuật ngữ đã được công nhận chính thức trung ngành công nghiệp IC. Định nghĩa tiếng Anh của thuật ngữ ÁSIC Ihco IEEE 12/1999 như sau: “ASIC stands for Application Specitic integrated Circuits.

An ASIC is custom tailored IC that perfoms a specitic task for specific application”. tam dich la “ASIC 1a viét tat cia tir Application Specific Integrated Circuits, nghia IA cde mạch tích hợp ứng dụng chuyên biệt - hoặc ngắn gợn hơn 14 “IC chuyén dụng”. Tuy nhiên, nhiều nhà “ASIC hợc” vấn quen gợi là các “TC dùng chơ mục dích của khách hàng” hoặc là các “IC được thiết kế đặc biệt theo yêu cầu của khách hàng”. Ví dụ về các IC không phải là ASIC theo yêu cầu bao gồm các loại sau: các chip nhớ như ROM, DRAM, và SRAM; các bộ phận xử lý.

các IC họ TTL va tương dương theo công nghé SSI, MSI va LSI Còn các IC thude ding ASIC bao gồm: các chíp dùng trung công nghiệp giải trí; các chíp dùng trong công nghiệp vệ tính, vũ trụ, các chíp được thiết kế dùng để giao tiếp giữa bộ vi xử lý đối với các CPU của các má trạm làm việc và các chip chứa bộ vi xử lý bên trong cùng với các phần tử logic khắc. Theo quy tắc chúng, một IƠ có thể không phải là ASIC, nhưng đôi khi cổ những trường hợp ngoại lệ. Vi dy, mot IC là chip điều khiển đối với PC và một IC là chịp diều khiển MODEM. Cả hai đều là các IC ứng dụng chuyên biệt (giống như ASIC) nhưng cả hai đều có một số điểm khác khi sử dụng vào những hệ thống khác, Ùo vậy, người ta chia họ ASIC thành ba thành viên chính: Cell based ICs Đề Quốc Bảo.

“6 Iép CH ALTISTT 2003 LOT NOT DAU Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, việc tự động hoá thiết kế các mạch diện tử đồng một vai trồ quan trọng trong việc thúc dẩy sự phát triển kỹ thuật tính toần. Từ những năm 50 của thế kỷ trước, quá trình phát triển của kỹ thuật điện tử đã trải qua nhiễu giai đoạn: từ những bóng đèn điện tử đến những bóng bán dẫn, qua những mạch tích hợp nhỏ rồi tới những mạch với độ tích hợp lớn và siêu lớn. Những mạch tích hợp loại này có thể chứa hàng triệu linh kiện bán dẫn trên một mạch. Ví dụ điển hình là các bộ vi xử lý.

Việc thiết kế những mạch cổ độ lích hợp lớn và s u lớn không thể thực hiện một cách thủ công, mà phải có sự giúp đỡ của máy tính. Với mục đích không ngừng đáp ứng các nhu cầu của xã hội, hiện nay các môn học về thiết kế hệ thống số dã và dang được dưa vào giảng dạy tại các trường Cao đẳng và Đại học, việc liếp cận môn học này tương đối khó và trừu tượng, để môn học trực quan và dễ tiếp cận việc thực hành lập trình số là rất cần thiết Một trong những công nghệ mới được ra dời, có thể thay thế cho c hệ thống số trước đây đồi hói rất nhiều thời gian và chỉ phí cho nghiên cứu và chế tạo, đó là công nghệ ASIC (Application Specitic Integrated Circuit), Din déu trong lĩnh vực nãy là sản phẩm FPGA (Field Programmable Gate Array) va CPLD (Complex Programmable Logic Devices) của công ty Xilinx. Sũ dụng IPGA hoặc CPLD thì có thể tối thiểu hóa được nhiều công đoạn thiết kế, lắp ráp vì hấu hết dược thực hiện trên máy tính. Các ngôn ngữ mô phổỏng phần etmg (IIDL: Ilardware Description Languages) nh ABEL, VIIDL, Verilog, Schematic.cho phép thiết kế và mô phổng hoạt động của mạch bằng chương trình.

Các chương trình mô phỏng cho phép xác định lỗi thiết kế một cách dễ đàng và kết quả thực hiện của chương trình là một iile bit cấu hình (bitstream) để nạp (download) vào FPGA và CPLLI3 để nó hoạt động giếng như một mạch logic Đề Quốc Bảo. -3- lớp CH XITI@TT 20C2. MỤC LỤC Lời cam đoan. Tanh mục các hình vẽ 1ời nói đâu.

Tổng quan về ASIC lập trình được 1. Tổng quan về cấc cổng nghệ. Sự ra đời của công nghệ AsiC. Các hãng chính ứng dụng công nghệ ASIC.

Các hướng tiếp cận thiết kế ASIC. Đầu vào thiết kế ASIC. Tổng hợp logic 1. Các công cụ thiết kế và phát triển ASIC Chương 2.

Xilinx và sắn phẩm EPGA. Giới thiệu về công ty XiHnx 2. Các dòng sản phẩm chính của Xilinx 2. Giới thiệu sản phẩm Spartan TT của XiHlinx.

Các chỉ tiêu kỹ thuật chi tiết Spartan I1. Các ngôn nạữ mô tâ phản cứng HDI. Ngôn ngữ mỏ tả phần cứng A. H HH Ha Hee 64 3.

Ngôn ngữ Sehemiatie Editor. Thiết kế modul giãng dạy sử dụng FDGA XC2SI00. Mục đích và 42. Những yêu cầu về phần mềm và phần cứng kh thiết kể mạch báo chuông.

Trình tự thiết kế với FPA. cọ nên HH2 mem de. '1rình tự thiết kế các mạch chức năng. TH HH Ha hư 86 4.5, Mach báo chưông.

nhìn HH HH re % Ket na Tài liệu Lham khẩu Phụ lục. “6 Iép CH ALTISTT 2003 LOT NOT DAU Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, việc tự động hoá thiết kế các mạch diện tử đồng một vai trồ quan trọng trong việc thúc dẩy sự phát triển kỹ thuật tính toần. Từ những năm 50 của thế kỷ trước, quá trình phát triển của kỹ thuật điện tử đã trải qua nhiễu giai đoạn: từ những bóng đèn điện tử đến những bóng bán dẫn, qua những mạch tích hợp nhỏ rồi tới những mạch với độ tích hợp lớn và siêu lớn. Những mạch tích hợp loại này có thể chứa hàng triệu linh kiện bán dẫn trên một mạch.

Ví dụ điển hình là các bộ vi xử lý. Việc thiết kế những mạch cổ độ lích hợp lớn và s u lớn không thể thực hiện một cách thủ công, mà phải có sự giúp đỡ của máy tính. Với mục đích không ngừng đáp ứng các nhu cầu của xã hội, hiện nay các môn học về thiết kế hệ thống số dã và dang được dưa vào giảng dạy tại các trường Cao đẳng và Đại học, việc liếp cận môn học này tương đối khó và trừu tượng, để môn học trực quan và dễ tiếp cận việc thực hành lập trình số là rất cần thiết Một trong những công nghệ mới được ra dời, có thể thay thế cho c hệ thống số trước đây đồi hói rất nhiều thời gian và chỉ phí cho nghiên cứu và chế tạo, đó là công nghệ ASIC (Application Specitic Integrated Circuit), Din déu trong lĩnh vực nãy là sản phẩm FPGA (Field Programmable Gate Array) va CPLD (Complex Programmable Logic Devices) của công ty Xilinx. Sũ dụng IPGA hoặc CPLD thì có thể tối thiểu hóa được nhiều công đoạn thiết kế, lắp ráp vì hấu hết dược thực hiện trên máy tính.

Các ngôn ngữ mô phổỏng phần etmg (IIDL: Ilardware Description Languages) nh ABEL, VIIDL, Verilog, Schematic.cho phép thiết kế và mô phổng hoạt động của mạch bằng chương trình. Các chương trình mô phỏng cho phép xác định lỗi thiết kế một cách dễ đàng và kết quả thực hiện của chương trình là một iile bit cấu hình (bitstream) để nạp (download) vào FPGA và CPLLI3 để nó hoạt động giếng như một mạch logic Đề Quốc Bảo. -9- Iép CH ALTISTT 2003 12. SỰ RA ĐỜI CỦA CÔNG NGHỆ ASIC Nhằm cái thiện tính linh hoạt của các IC và nâng cao chất lượng ngành công nghiệp sản xuất IC:, IHEH, đã tổ chức các hội thảo về các 1C "theo đơn đặt hàng” CÍCC (Custom Tntegrated Cireuil Conferenee).

Theo đồ, có nhiều kiểu IC dang “theo đơn đặt hàng” khác nhau được đưa ra nhằm giải quyết cho nhiều mục đích ứng dụng cụ thể chuyên biệt. Từ dây, xuất hiện một thuật ngữ mới và chính thức được sử dụng đó là: Application - Specific IC, hay viet t&t IA ASIC. Hién nay, IEEE thutng xuyên tổ chức định kỳ các hội thảo cấp quốc lế về ASIC, nhằm điều chỉnh và nâng cao các ưu điểm cũng như tính thuận tiện và đưa ra các công nghệ tiên tiến của các hãng sân xuất ASïC khác nhau và phân loại chúng thành nhiều chủng loại IC theo đơn đạt hàng. Mac dù để định nghĩa được chính xác ASIC I rất khó, song chúng ta coi như đó là một thuật ngữ đã được công nhận chính thức trung ngành công nghiệp IC.

Định nghĩa tiếng Anh của thuật ngữ ÁSIC Ihco IEEE 12/1999 như sau: “ASIC stands for Application Specitic integrated Circuits. An ASIC is custom tailored IC that perfoms a specitic task for specific application”. tam dich la “ASIC 1a viét tat cia tir Application Specific Integrated Circuits, nghia IA cde mạch tích hợp ứng dụng chuyên biệt - hoặc ngắn gợn hơn 14 “IC chuyén dụng”. Tuy nhiên, nhiều nhà “ASIC hợc” vấn quen gợi là các “TC dùng chơ mục dích của khách hàng” hoặc là các “IC được thiết kế đặc biệt theo yêu cầu của khách hàng”.

Ví dụ về các IC không phải là ASIC theo yêu cầu bao gồm các loại sau: các chip nhớ như ROM, DRAM, và SRAM; các bộ phận xử lý.