Luận án tiến sĩ: Hệ thống thiết bị DSP-FPGA thu nhận số liệu vật lý hạt nhân

Luận văn thạc sĩ tập trung vào việc nghiên cứu, thiết kế và xây dựng một hệ thống thiết bị thu nhận và xử lý số liệu ứng dụng kỹ thuật DSP trên nền tảng FPGA,

• Tác giả: Đặng Lành
• Người hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Nhị Điền
• Trường học: Viện Năng Lượng Nguyên Tử Việt Nam
• Chuyên ngành: Vật lý Nguyên tử
• Đề tài: Nghiên cứu, xây dựng hệ thiết bị thu nhận và xử lý số liệu dựa trên kỹ thuật DSP qua ứng dụng FPGA phục vụ nghiên cứu vật lý hạt nhân thực nghiệm
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2013
• Địa điểm: Đà Lạt

Tóm tắt

I. Tổng quan về hệ thống thu nhận xử lý số liệu DSP FPGA

Hệ thống thu nhận và xử lý số liệu dựa trên kỹ thuật DSP (Digital Signal Processing) qua ứng dụng FPGA (Field-Programmable Gate Array) là giải pháp công nghệ tiên tiến trong nghiên cứu vật lý hạt nhân thực nghiệm. Kỹ thuật DSP cho phép xử lý tín hiệu số hóa từ đầu dò bức xạ một cách nhanh chóng và chính xác. FPGA đóng vai trò nền tảng phần cứng, cung cấp khả năng lập trình linh hoạt và tốc độ xử lý song song cao. Sự kết hợp này tạo ra các hệ phổ kế có hiệu suất vượt trội so với phương pháp xử lý tương tự truyền thống. Nghiên cứu xây dựng hệ thống này tập trung vào việc tối ưu hóa quá trình thu nhận dữ liệu, cải thiện tỷ số tín hiệu trên nhiễu (S/N) và nâng cao độ phân giải năng lượng. Công nghệ FPGA cho phép triển khai các thuật toán phức tạp trên phần cứng với độ trễ thấp. Hệ thống được thiết kế phục vụ các thí nghiệm đo đạc bức xạ gamma và hạt nhân tại các phòng thí nghiệm nghiên cứu vật lý hạt nhân.

1.1. Khái niệm kỹ thuật DSP trong xử lý tín hiệu hạt nhân

Kỹ thuật DSP (Digital Signal Processing) là phương pháp xử lý tín hiệu số sử dụng các phép tính số học trên dữ liệu đã được số hóa. Trong nghiên cứu vật lý hạt nhân, DSP được áp dụng để xử lý các xung điện tử phát ra từ đầu dò khi phát hiện bức xạ. Các phép biến đổi số học bao gồm lọc số, tích chập, khử nhiễu và trích xuất thông tin năng lượng. Kỹ thuật này giúp cải thiện đáng kể chất lượng tín hiệu so với xử lý tương tự truyền thống. Nhờ DSP, các thông tin nguyên thủy từ đầu dò được bảo toàn tốt hơn trong quá trình lượng tử hóa.

1.2. Vai trò của FPGA trong nghiên cứu vật lý thực nghiệm

FPGA là mạch tích hợp có khả năng lập trình lại, cho phép người dùng cấu hình lại logic phần cứng theo nhu cầu ứng dụng. Trong nghiên cứu vật lý hạt nhân, FPGA đảm nhận vai trò nền tảng xử lý tín hiệu số với tốc độ cao và độ trễ thấp. Công nghệ này hỗ trợ xử lý song song, cho phép thực hiện đồng thời nhiều tác vụ phức tạp. FPGA được lập trình bằng ngôn ngữ mô tả phần cứng VHDL, biên dịch qua các công cụ như ISE hoặc Max+plus II. Nhờ tính linh hoạt, FPGA dễ dàng nâng cấp và tùy chỉnh theo yêu cầu cụ thể của từng thí nghiệm.

II. Phân tích vấn đề thu nhận dữ liệu trong vật lý hạt nhân

Quá trình thu nhận dữ liệu trong nghiên cứu vật lý hạt nhân đối mặt nhiều thách thức kỹ thuật nghiêm trọng. Các tín hiệu từ đầu dò bán dẫn thường có dạng xung ngắn với biên độ nhỏ, dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện tử nền. Tốc độ đếm cao dẫn đến hiện tượng chồng lấp xung (pile-up), làm giảm độ chính xác đo đạc. Hệ thống xử lý tương tự truyền thống có hạn chế về băng thông xử lý và khả năng chống nhiễu. Việc số hóa tín hiệu đầu dò đòi hỏi bộ chuyển đổi A/D có tốc độ và độ phân giải cao. Các yếu tố thời gian phân giải, độ hụt biên độ và tạp âm ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng phổ đo. Ngoài ra, dung lượng bộ nhớ và khả năng nhập/xuất dữ liệu cũng là những rào cản kỹ thuật cần giải quyết. Những vấn đề này đòi hỏi một giải pháp xử lý số toàn diện và hiệu quả hơn.

2.1. Thách thức khi xử lý tín hiệu xung hạt nhân

Tín hiệu xung hạt nhân từ đầu dò bán dẫn có đặc trưng thời gian rất ngắn, thường ở mức micro giây hoặc nano giây. Nhiễu điện tử nền và nhiễu nhiệt ảnh hưởng lớn đến tỷ số tín hiệu trên nhiễu. Khi tốc độ đếm tăng, hiện tượng chồng lấp xung xảy ra thường xuyên, gây mất mát thông tin. Các yếu tố như thời gian tích lũy điện tích, hằng thời gian suy giảm của tín hiệu cũng cần được kiểm soát chặt chẽ. Việc tối ưu hóa bộ lọc tạo dạng xung là yêu cầu then chốt để cải thiện chất lượng đo đạc.

2.2. Hạn chế của hệ thống xử lý tương tự truyền thống

Hệ thống xử lý tương tự (APS) truyền thống sử dụng các mạch điện tử tuyến tính để khuếch đại và lọc tín hiệu. Các hệ thống này có băng thông hạn chế, tốc độ xử lý chậm và dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu điện từ. Bộ xử lý tương tự khó đáp ứng yêu cầu khi tốc độ đếm cao hoặc khi cần độ phân giải năng lượng tốt. Khả năng tùy chỉnh và nâng cấp phần cứng cũng bị giới hạn nghiêm ngặt. Ngoài ra, việc lưu trữ và xuất dữ liệu phổ thường gặp khó khăn về dung lượng và tốc độ. Những hạn chế này thúc đẩy nghiên cứu chuyển sang giải pháp xử lý số dựa trên DSP và FPGA.

III. Giải pháp xây dựng hệ thống DSP FPGA cho phổ kế hạt nhân

Giải pháp xây dựng hệ thống thu nhận và xử lý số liệu dựa trên kỹ thuật DSP qua ứng dụng FPGA sử dụng phương pháp MWD (Moving Window Deconvolution) làm cốt lõi xử lý. Phương pháp MWD khử tích chập hàm mũ theo thời gian thực, cho phép tái lập phân bố điện tích ban đầu từ tín hiệu đầu dò. Bộ xử lý tín hiệu số (DPP) được thiết kế gồm các khối chức năng: bộ khuếch tích tiền xử lý (APP), bộ chuyển đổi A/D, bộ xử lý số (DPP), logic chọn xung và bộ nhớ phổ. Ngôn ngữ VHDL được sử dụng để mô tả và lập trình các khối logic trên FPGA. Hệ thống sử dụng cửa sổ trượt với chiều rộng M để tính toán điện tích toàn phần qua các phép MAC (Multiply-Accumulate). Thuật toán khử tích chập chỉ yêu cầu ba phép tính cho mỗi bước thời gian, giúp giảm tải tính toán phần cứng đáng kể. Giải pháp này đảm bảo tốc độ xử lý nhanh, độ chính xác cao và khả năng tùy biến linh hoạt cho nhiều loại thí nghiệm khác nhau.

3.1. Phương pháp MWD khử tích chập hàm mũ theo thời gian thực

Phương pháp MWD (Moving Window Deconvolution) thực hiện khử tích chập hàm mũ của tín hiệu đầu dò trong miền thời gian thực. Thuật toán sử dụng cửa sổ trượt kích thước M, tính toán điện tích toàn phần G(n) dựa trên công thức đệ quy với chỉ ba phép tính mỗi bước. Phương trình đệ quy dạng G(n) = U(n) - U(n-M) + (1-k)ΣU(j) giúp giảm đáng kể số phép tính so với phương pháp tích chập trực tiếp. Đầu ra của bộ MWD là hàm tuyến tính bất biến theo thời gian có bậc tích chập giảm. Phương pháp này cải thiện tỷ số S/N và cho phép đo chính xác biên độ thực của điện tích toàn phần.

3.2. Thiết kế bộ xử lý tín hiệu số DPP trên FPGA

Bộ xử lý tín hiệu số (DPP) được thiết kế thành nhiều khối chức năng liên kết trên nền FPGA. Khối APP kết hợp bộ chuyển đổi A/D thực hiện khuếch tích tiền xử lý và số hóa tín hiệu analog. Khối DPS thực thi thuật toán MWD và các bộ lọc tạo dạng xung cải thiện chất lượng tín hiệu. Logic chọn lựa xung phân loại và lọc bỏ các sự kiện không đạt tiêu chuẩn. Bộ nhớ phổ lưu trữ dữ liệu phổ năng lượng đã xử lý. Toàn bộ hệ thống được lập trình bằng VHDL, biên dịch qua ISE hoặc Max+plus II và nạp trực tiếp vào FPGA. Thiết kế này đảm bảo tính module, dễ nâng cấp và bảo trì.

IV. Kết luận và ứng dụng hệ thống DSP FPGA trong nghiên cứu

Hệ thống thu nhận và xử lý số liệu dựa trên kỹ thuật DSP qua ứng dụng FPGA đã chứng minh hiệu quả vượt trội trong nghiên cứu vật lý hạt nhân thực nghiệm. Kết quả nghiên cứu cho thấy phương pháp MWD triển khai trên FPGA cải thiện đáng kể độ phân giải năng lượng và tỷ số tín hiệu trên nhiễu. Hệ thống có ưu điểm đa năng, tốc độ xử lý nhanh, dung lượng bộ nhớ cao và khả năng điều khiển mềm dẻo. Công nghệ FPGA cho phép cấu hình đo với nhiều tùy chọn ưu việt, đáp ứng đa dạng yêu cầu thí nghiệm. Hệ thống đã được ứng dụng thành công trong các thí nghiệm đo phổ gamma trên kênh neutron. Nghiên cứu mở ra hướng phát triển mới cho việc chế tạo các thiết bị ghi đo bức xạ hạt nhân tại Việt Nam. Phương pháp này có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu hạt nhân, y học hạt nhân và giám sát bức xạ môi trường.

4.1. Ưu điểm của hệ thống DSP FPGA so với phương pháp truyền thống

Hệ thống DSP-FPGA sở hữu nhiều ưu điểm nổi trội so với hệ thống xử lý tương tự truyền thống. Tốc độ xử lý nhanh nhờ khả năng tính toán song song của FPGA. Độ phân giải năng lượng được cải thiện nhờ thuật toán MWD và bộ lọc tạo dạng xung tối ưu. Dung lượng bộ nhớ lớn cho phép lưu trữ phổ với nhiều kênh hơn. Khả năng điều khiển mềm dẻo qua phần mềm giúp dễ dàng thay đổi tham số đo. Hệ thống có tính đa năng cao, phù hợp với nhiều loại đầu dò và thí nghiệm khác nhau. Chi phí chế tạo hợp lý và khả năng nâng cấp thuận lợi.

4.2. Hướng phát triển và ứng dụng thực tiễn

Hệ thống DSP-FPGA có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu và công nghệ. Trong vật lý hạt nhân, hệ thống phục vụ đo phổ gamma, phân tích thành phần mẫu và nghiên cứu phản ứng hạt nhân. Ứng dụng trong y học hạt nhân hỗ trợ chẩn đoán hình ảnh và điều trị ung thư. Giám sát bức xạ môi trường và đo liều xạ trị cũng là hướng ứng dụng quan trọng. Hướng phát triển tiếp theo bao gồm tích hợp trí tuệ nhân tạo, tăng tốc độ xử lý và mở rộng khả năng kết nối mạng. Nghiên cứu góp phần xây dựng năng lực chế tạo thiết bị hạt nhân tại Việt Nam.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 VAI TRÒ CHỨC NĂNG CỦA DSP, FPGA VÀ THUẬT TOÁN ĐỂ PHÁT TRIỂN, ỨNG DỤNG THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ HẠT NHÂN TRONG GHI-ĐO BỨC XẠ Các hệ thống phổ kế hạt nhân ñược dùng ñể ghi-ño các bức xạ hạt nhân gồm tia X, tia gamma, các tia beta cũng như alpha, nơtron và các hạt nặng tích ñiện khác. Các phép ño thực nghiệm trong vật lý hạt nhân có thể bao gồm ñếm sự kiện, ghi thông tin về năng lượng-thời gian, và sự kết hợp giữa chúng. Thông thường, các tham số thay ñổi trong phép ño là dải năng lượng của bức xạ và tốc ñộ ghi ño các sự kiện. Các nghiên cứu về thời gian sống và sơ ñồ phân rã, thực nghiệm trùng phùng, ñếm photon ñơn, và các nghiên cứu bức xạ hủy positron thường ñòi hỏi ñộ phân giải năng lượng và ñộ phân giải thời gian tốt.

Do vậy, ñể nâng cao chất lượng kết quả nghiên cứu, các hệ thống thiết bị ñiện tử hạt nhân phải ñáp ứng ñược yêu cầu ngày càng cao của các nghiên cứu thực nghiệm. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng ở trong và ngoài nước 1. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng ở ngoài nước Giai ñoạn trước những năm 1990, nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới ñã sử dụng các hệ thống ñối trùng và trùng phùng ñể nghiên cứu cấu trúc hạt nhân. Các hệ phổ kế này sử dụng thiết bị ñầu dò và các khối ñiện tử kiểu tương tự.

Chẳng hạn, hệ phổ kế triệt Compton dùng cho phổ học tia gamma với ñầu dò HPGe thể tích lớn 113 cm3 ñược bố trí trong ñầu dò NaI(Tl) kích thước 22. Các hệ vừa nêu ñều sử dụng các khối ñiện tử truyền thống chuẩn NIM do các hãng Ortec, Canberra chế tạo như: AMP, ADC, MCD, TAC, CFD, v.v… và ñáp ứng tốt yêu cầu thực nghiệm. Song song với các công trình nghiên cứu vật lý vừa nêu, có rất nhiều công trình liên quan ñến việc xây dựng và phát triển thiết bị phục vụ các nghiên cứu này, hầu hết các công trình ñó ñều sử dụng công nghệ ñiện tử thế hệ mới là DSP và FPGA; chẳng hạn như công trình ñề cập ñến sự cải thiện ñộ phân giải vị trí của các ñầu dò HPGe chất lượng cao sử dụng các phương pháp phân tích biên ñộ xung [67], hoặc phân tích biên ñộ xung 5 với các ñầu dò germanium [71], hoặc phát triển các kỹ thuật lấy mẫu và xử lý tín hiệu số với các ứng dụng cho các ñầu dò vật lý hạt nhân [66]. Các công trình nêu trên ñã ứng dụng các thuật toán xử lý xung số ñể nghiên cứu, thiết kế hệ phổ kế gamma qua ứng dụng FPGA phục vụ nghiên cứu vật lý hạt nhân.

Tình hình nghiên cứu, ứng dụng ở trong nước Về hướng nghiên cứu và phát triển thiết bị tại Viện NCHN, vào ñầu những năm 1990, một hệ thiết bị phổ kế gamma triệt Compton trong ñó kỹ thuật trùng phùng ñã ñược áp dụng thành công [7] phục vụ hướng nghiên cứu phân tích kích hoạt nơtron ño phổ gamma tức thời trên kênh thực nghiệm nằm ngang của Lò phản ứng nghiên cứu Đà Lạt. Hệ phổ kế ña kênh cũng ñã ñược quan tâm phát triển, trong ñó một số khối ñiện tử như HV, AMP, bản mạch giao diện máy tính qua cổng song song ISA ñã ñược thiết kế chế tạo theo kiểu ñiện tử truyền thống và ñã ñưa vào sử dụng cho mục ñích nghiên cứu số liệu tiết diện nơtron toàn phần và tiết diện bắt nơtron trong khai thác và ño ñạc số liệu [91]. Giai ñoạn những năm 1993-1997, hệ phổ kế Cộng biên ñộ các xung trùng phùng (SACP) ñã ñược nghiên cứu phát triển phục vụ hướng nghiên cứu cấu trúc hạt nhân và ñã có những thành công bước ñầu, có thể kể ñến là các công trình nghiên cứu ứng dụng [10], [73]. Từ những năm 2000 ñến nay, một số hệ phổ kế gamma chất lượng cao sử dụng ñầu dò bán dẫn ñã ñược trang bị tại Viện NCHN, ñiển hình là một hệ phổ kế ña kênh ño phổ gamma dựa trên kỹ thuật DSP lần ñầu tiên ñược nhập khẩu vào Việt Nam ñầu năm 2004 phục vụ ño phổ gamma.

Bên cạnh ñó, một hệ phổ kế chất lượng cao khác là hệ trùng phùng sử dụng hai ñầu dò HPGe ñã ñược thiết lập thành công tại Viện phục vụ hướng nghiên cứu thực nghiệm về cấu trúc hạt nhân và mật ñộ mức hạt nhân, trong ñó cấu hình kết nối hệ thống cho phép thu nhận thông tin ñặc trưng về phân rã nối tầng của các mức kích thích trong hạt nhân hợp phần tạo thành ở phản ứng bắt nơtron nhiệt. Hệ ño phổ gamma nối tầng [90] sử dụng ñơn vị DP4 [5] cùng các khối ñiện tử ñặc thù ñã ñược ñề xuất và thiết lập thành công; và trong những khối ñặc thù này tuy có khả năng giao diện PC nhờ µC với phần mềm phát triển ứng dụng trên nền Windows, song hệ ño vẫn dựa trên kỹ thuật ñiện tử truyền thống. Rõ ràng trên thực 6 tế, các nghiên cứu vật lý hạt nhân thực nghiệm và chế tạo thiết bị ñiện tử hạt nhân là hai chủ thể luôn ñồng hành gắn kết có tương quan hỗ trợ lẫn nhau. Khi nghiên cứu phân rã gamma nối tầng của các hạt nhân 170Yb và 158Gd, các giá trị cường ñộ của nhiều chuyển dời nối tầng, các mức kích thích mới, số các chuyển dời gamma mới, việc tách ñược các ña bội của các chuyển dời gamma và sử dụng thành công phương pháp SACP trong nghiên cứu hạt nhân phân rã phóng xạ 170Yb ñã mở ra một hướng nghiên cứu mới - nghiên cứu hạt nhân phân rã phóng xạ bằng phương pháp SACP [6], [10], [74].

Nói khác ñi, nghiên cứu về số liệu hạt nhân, cấu trúc hạt nhân, mật ñộ mức năng lượng ñã ñược khẳng ñịnh và nâng lên tầm quốc tế qua các công bố khoa học [76]. Cũng vậy, những thành tựu nhất ñịnh về thiết kế xây dựng các hệ thiết bị ñiện tử ñã thể hiện qua một số công trình, tiêu biểu là công trình xây dựng hệ phổ kế tạo cặp và triệt Compton [7] bao gồm các khối ñiện tử hạt nhân ñã ñược thiết kế-chế tạo và ñưa vào khai thác có hiệu quả tại Viện NCHN vào ñầu thập niên 1990: Pre-AMP, HVPS, AMP, ADC, CFD, LG, FA, RPG, DLU, COINC. Bức tranh nêu trên ñã làm hấp dẫn các nghiên cứu viên tiếp tục phát huy và kế thừa ưu thế cùng kinh nghiệm sẵn có ñể nghiên cứu, phát triển thiết bị theo hướng DSP ở chế ñộ thời gian thực (realtime) qua ứng dụng FPGA [27] với công cụ phần mềm ñắc lực VHDL [38], [68] trong môi trường phần mềm tích hợp (ISE) [100]. Mặc dù các kết quả ñạt ñược từ những công trình vừa nêu ñã hàm chứa những ý nghĩa khoa học và thực tiễn nhất ñịnh, song vẫn chưa thể hiện hết nội năng tiềm tàng của các nghiên cứu viên cũng như chưa khai thác hết tiềm lực sẵn có của Lò phản ứng hạt nhân Đà Lạt trong lĩnh vực nghiên cứu cơ bản và ứng dụng của khoa học-kỹ thuật hạt nhân.

Các kinh nghiệm này sẽ ñược tiếp tục phát huy nhiều hơn và ñạt nhiều kết quả khả quan hơn nữa khi công nghệ tiên tiến ñương ñại theo hướng DSP-FPGA ñược áp dụng vào các thiết bị ghi-ño bức xạ ion hóa. Vai trò chức năng của DSP và FPGA 1. Xử lý tín hiệu số (DSP) DSP là một trong những công cụ hữu hiệu nhất góp phần phát triển khoa học và kỹ thuật [80] của thế kỷ 21 trong các lĩnh vực: viễn thông, y học, sóng vô tuyến & ñịnh vị tàu ngầm, tái tạo âm thanh, v.v… và vật lý thực nghiệm. Mỗi một lĩnh 7 vực ñều ñã phát triển DSP chuyên sâu nhờ các giải thuật, các phương trình toán học, và các kỹ thuật ñặc biệt hoá.

Lĩnh vực nghiên cứu DSP liên quan ñến hai nhiệm vụ: xây dựng các ý tưởng tổng quát ñể ứng dụng vào lĩnh vực dự ñịnh phát triển và nghiên cứu các kỹ thuật ñặc biệt hoá ñối với phạm vi quan tâm. Do vậy, kỹ thuật DSP có thể ñược ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau nói chung, ñặc biệt trong các hệ phổ kế hạt nhân nói riêng [16], [19], [20], [21], [56], [62], [63], [67], [71]. Ngày nay, DSP ñã ñược thương mại hóa bởi các hãng nổi tiếng về thiết bị hạt nhân như Ortec, Canberra. Nhờ ứng dụng DSP nên các hệ thiết bị ño có nhiều ưu ñiểm nổi trội hơn: ña năng, nhanh và hiệu quả khi thu nhận và xử lý dữ liệu, phân tích phổ, mô phỏng tín hiệu; và một trong những hệ phổ kế như vậy là Dspec®, Ortec [84] nhập khẩu ñang ñược khai thác có hiệu quả tại Viện NCHN, Đà Lạt.

Hệ MCA chuyên dụng ghép PC ñã ñược nghiên cứu và phát triển tại một số viện nghiên cứu và trường ñại học trong nước. Hệ phổ kế gamma dùng với ñầu dò bán dẫn ñòi hỏi chất lượng cao hơn; và nếu thỏa mãn, ñộ ổn ñịnh của phổ sẽ tốt hơn thể hiện qua khả năng phân giải, ñộ dịch chuyển phổ, thời gian chết, tốc ñộ truyền dữ liệu, v.v… Viện NCHN ñã xây dựng hệ MCA có khả năng thu nhận dữ liệu, thay ñổi tự ñộng các tham số chính của phổ kế gamma (ghi-ño, tính toán, hiển thị, thời gian, dải kênh, cửa sổ) ghép PC qua các cổng song song [8], và cổng nối tiếp USB [2], [3]. Bên cạnh ñó, các hệ thiết bị ño ñếm nơtron dựa trên cơ sở µC giao tiếp cổng USB V2.0 dùng ống ñếm 3He [1], [9], [35], [36] hoặc BF3 phục vụ phép ño tiết diện nơtron toàn phần và phân tích kích hoạt nơtron cũng ñược chế tạo. Các hệ này ñã sử dụng µP tốc ñộ cao nhưng chưa dùng các DSPs chuyên biệt hoặc ngôn ngữ lập trình VHDL cho FPGA ñể thực hiện xử lý xung khi số hóa tín hiệu tương tự ngõ vào.

Về nguyên tắc, có một số phương thức ñể tiến hành DSP: hoặc sử dụng các khối DSPs ñã ñược thương mại hóa, hoặc dòng FPGA với ngôn ngữ VHDL [70]. Trong khuôn khổ luận án này, phương án thứ hai ñã ñược chọn: dùng ngôn ngữ VHDL lập trình, tạo mã nguồn, biên dịch và nạp thiết kế vào dòng FPGA nhờ các bản mạch SPARTAN-3x của hãng Xilinx qua ISE, hoặc Max+plus II của hãng Altera với dòng vi mạch EPM7160E [24] bằng phương pháp liên kết cổng logic. Mảng các phần tử logic có khả năng lập trình (FPGA) 1. Giới thiệu FPGA là các vi mạch số tích hợp (IC) chứa các khối logic ñịnh ñược cấu hình cùng với phép liên kết trong giữa các khối ñó.1 mô tả mối liên kết trong và các khối logic khả lập trình [46].