FPGA। पहला कदम

मेरी पेशेवर गतिविधि के कारण, मुझे प्रोग्रामिंग माइक्रोकंट्रोलर और एफपीजीए के साथ बहुत करीब से काम करना है। लेकिन यदि एमके में महारत हासिल करना कमोबेश एक गृहिणी के अधीन भी है, तो एफपीजीए के साथ कुछ मुश्किलें पैदा हो सकती हैं। यह नुकसान के बारे में है और ऊपर से उन पर एक नज़र है जो मैं बताना चाहूंगा।

चरण 0. परिचित

FPGA की शुरुआत में मेरा पहला झटका डिबग बोर्ड के साथ आए सॉफ़्टवेयर की स्थापना के साथ शुरू हुआ। डेस्कटॉप पर शॉर्टकट का एक गुच्छा, समझ से बाहर कार्यक्रमों, और एक दूसरे से एक अलग इंटरफ़ेस के साथ - "आगे का काम दिलचस्प है," मैंने सोचा। अंग्रेजी में टोंस इंडिविजुअल मैनुअल, मेरे लिए अपरिहार्य शब्द, सबसे सरल ट्यूटोरियल या उपयोगकर्ता गाइड की अनुपस्थिति ... फिर भी, छह महीने से भी कम समय के बाद, अपने कंटीले रास्ते पर परीक्षण और त्रुटि के बाद, मैं अपने अनुभव को सक्षमता के साथ साझा कर सकता हूं। मैं तुरंत आरक्षण कर दूंगा, मैं Xilinx उत्पादों के बारे में बात करूँगा: एक डीबग बोर्ड जिसमें एक स्पार्टन 3A DSP 1800A चिप और Xilinx ISE / EDK विकास वातावरण है।

चरण 1. सिर हिलाते हुए

ठीक है, ज़ाहिर है, हैलो वर्ल्ड हार्डवेयर प्रोग्रामर के लिए, इसका मतलब है कि निमिष एल ई डी। आखिरकार, प्रतिष्ठित दो शब्दों को टर्मिनल पर भेजने के लिए - आपको अभी भी बढ़ने की आवश्यकता है। इस मामले में, हमें हार्डवेयर विवरण की भाषाओं को लेना चाहिए: वेरिलोग और वीएचडीएल की एक प्यारी जोड़ी। उनके लिए, आप आदिम तार्किक तत्वों पर सर्किट बनाने की क्षमता जोड़ सकते हैं। मैं तुरंत कंप्यूटर प्रौद्योगिकी में संस्थान के पाठ्यक्रम को याद करता हूं: ट्रिगर, रजिस्टर, तर्क तत्व, काउंटर, मल्टीप्लेक्सर्स। लेकिन हम बहुत आगे नहीं बढ़ेंगे, खासकर जब से यह हब पर और मेरे सामने वर्णित किया गया था। मैं एक आरक्षण करूंगा, वेरिलॉग / वीएचडीएल भाषाएं तुच्छ से दूर हैं, यहां तक ​​कि कोडांतरक की तुलना में भी, इसलिए उनकी समझ के लिए एक पूरी तरह से अलग दृष्टिकोण की आवश्यकता है।

चरण 2. और यदि अधिक कठिन है?

ख़ासियत के बावजूद कि हार्डवेयर विवरण भाषाएँ एक अनुभवहीन उपयोगकर्ता को डरा सकती हैं, उनके पास एक बहुत बड़ा प्लस है: आप FPGAs पर वास्तव में बहुत उच्च गति वाले डिवाइस को लागू कर सकते हैं, और डीएसपी मॉड्यूल डिजिटल सिग्नल प्रोसेसिंग के लिए भारी संभावनाएं खोलते हैं। यदि यह पहले से लागू मॉड्यूल (आईपी कोर) के साथ तैयार-निर्मित पुस्तकालयों को जोड़ता है, तो संभावनाएं अधिक से अधिक महत्वपूर्ण हो जाती हैं। हालांकि, मरहम में भी एक मक्खी थी - श्रमशीलता, या जैसा कि वे कहते हैं, आप इसे एक बोतल के बिना समझ नहीं सकते।

पहले दो चरणों को लागू करने के लिए, ISE (उर्फ प्रोजेक्ट नेविगेटर) + ISim (सिमुलेशन) + प्रभाव (FPGA फर्मवेयर) का एक गुच्छा उपयुक्त है।

चरण 3. अच्छा पुराना माइक्रोकंट्रोलर

कभी-कभी, ठीक है, मैं वास्तव में कुछ सुखद चाहता हूं ... कृपया SoC (सिस्टम-ऑन-चिप) के बारे में याद रखें - एक चिप पर एक सिस्टम। हमारे मामले में, यह एक प्रोसेसर, एक बस, मेमोरी और बाह्य उपकरणों का एक गुच्छा है। आप स्वयं समान सिस्टम बनाने की कोशिश कर सकते हैं (चरण 2 देखें), आप इंटरनेट पर पाए गए आईपी कोर पर पेंच कर सकते हैं। लेकिन पहिया को क्यों मजबूत करें? Xilinx कार्यालय के स्मार्ट लोग पहले से ही PicoBlaze और MicroBlaze सॉफ़्टवेयर प्रोसेसर के साथ आ चुके हैं। पहला एक आठ-बिट प्रोसेसर है, जो नैतिक रूप से अप्रचलित है, लंबे समय से SoC में लागू नहीं किया गया है, और इसमें ओपन सोर्स कोड है। दूसरा, माइक्रोब्लाज की अच्छी संभावनाएं हैं: 32 बिट्स, आरआईएससी वास्तुकला, आदि, आदि।
चूंकि मेमोरी को FPGA से जुड़ी बाहरी मेमोरी के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, और आंतरिक, FPGA के अंदर सीधे लागू किया जा सकता है। आमतौर पर, दूसरे का उपयोग अक्सर निर्देश और पहले में पाए गए डेटा को कैश करने के लिए किया जाता है। इसके अलावा, एक से अधिक प्रोसेसर वाले सिस्टम और इंटरप्रोसेस संचार के लिए विशेष संचार मॉड्यूल का उपयोग करने वाले सिस्टम काफी व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।
सभी प्रकार के परिधीयों का एक बड़ा ढेर है, जिसका उपयोग भारी मात्रा में किया जा सकता है - सब कुछ केवल FPGA संसाधनों द्वारा सीमित है। इसके अलावा, "स्व-निर्मित" मॉड्यूल को बाह्य उपकरणों PLB के साथ एक्सचेंज बस में जोड़ा जा सकता है, लेकिन केवल अगर वे सही तरीके से काम करते हैं।
इस स्तर पर, एमेडेड डेवलपमेंट किट (EDK) से Xilinx Project Stuido (XPS) सबसे महत्वपूर्ण उपकरण है, इसके द्वारा और बड़े पैमाने पर, यह आउटपुट है जो आपको इस पर स्थित SoC के साथ समाप्त FPGA हार्डवेयर कॉन्फ़िगरेशन फ़ाइल प्राप्त करने की अनुमति देता है।

चरण 4. अब चलते हैं

अब, उसी MicroBlaze के लिए एक कार्यक्रम लिखने के लिए के रूप में। Xilinx सॉफ्टवेयर सूट में एक सॉफ्टवेयर डेवलपमेंट किट (SDK) है जो आपको C / C ++ प्रोग्राम लिखने की अनुमति देता है। जी हाँ, आपने सही सुना, C ++ वास्तव में ग्रंथियों के लिए दुर्लभ है, लेकिन हमारे मामले में नहीं। वैसे, हमारे पास एक्लिप्स-आधारित एसडीके है, इसलिए, सामग्री सहायता, मानव रिफैक्टरिंग और स्वादिष्ट बन्स का एक वैगन है। कोडांतरक के बारे में मत भूलना: कभी-कभी एक्मे पर आवेषण बहुत उपयोगी होते हैं।
संकलक के रूप में, जीसीसी का उपयोग किया जाता है, हमारे सॉफ्टवेयर प्रोसेसर की जरूरतों के अनुरूप, आरटीओएस को एक्सप्रेसिव नाम के तहत उपयोग करना संभव है, जो कि, वैसे, पोसिक्स-संगत है। इसका मतलब यह है कि यदि कोई व्यक्ति यूनिक्स-आधारित प्रणालियों में म्यूटेक्स, थ्रेड्स और सेमाफोरस से परिचित नहीं है, तो उसके लिए एक्सकिल्नेल को समझना मुश्किल नहीं होगा।

चरण 5. एक फिर से शुरू करने के बजाय

FPGA एक शक्तिशाली और लचीला उपकरण है जो बड़ी संख्या में समस्याओं को हल कर सकता है। हालांकि, एक माइक्रोस्कोप के साथ नाखूनों में हथौड़ा करने की कोशिश न करें - कई कार्यों को एक ही माइक्रोकंट्रोलर पर सस्ता और अधिक किफायती तरीकों (कॉर्टेक्स एम 3, हैलो!) के साथ पूरी तरह से हल किया जाता है।
वेरिलोग, वीएचडीएल, व्यवहार, कार्यान्वयन - ये और कई अन्य शब्द आपको लंबे समय तक FPGA का उपयोग करके विकास को पागल और भयभीत कर सकते हैं, हालांकि, कभी-कभी आप एक सुरुचिपूर्ण चिप के साथ एक दर्जन प्राचीन एमके के साथ अप्रचलित पाउडर के एक गुच्छा को बदल सकते हैं और एक विशाल नैतिक संतुष्टि प्राप्त कर सकते हैं!