FPGA Készítette: Pogrányi Imre.

Az előadások a következő témára: "FPGA Készítette: Pogrányi Imre."— Előadás másolata:

1 FPGA Készítette: Pogrányi Imre

2 Mi is az az FPGA? Az FPGA (Field Programmable Gate Array) egy olyan félvezető eszköz, mely logikai blokkok segítségével programozható, melyekkel gyorsan megvalósíthatunk bármilyen digitális áramkört.

3 Az FPGA rövid története
Az újrakonfigurálható számítás elve már az 1960-as évektől létezik. Azonban az ötlet jóval megelőzte korát a szükséges elektronikai technológia tekintetében . A Xilinx nevezetű cég egyik társalapítója (Ross Freeman) találta fel 1984-ben a helyszínen programozható logikai tömböt. Az első FPGA-t 1985-ben mutatták be Az XC2000 család már kaput tartalmaz . A második generációs FPGA-kat 1987-ben Az XC3000-es sorozat felhasználható ekvivalens kaput tartalmaz. A belső működési frekvenciájuk 125MHz, ami megengedi, hogy 30-40MHz órajel frekvenciájú rendszerben használhassuk A világ első, kereskedelemben kapható újrakonfigurálható számítógépe, az Algotronix CHS2X4, 1991-ben készült el

4 FPGA Egyre több cég teszi elérhetővé a felhasználó számára az FPGA programozásának lehetőségét Felhasználók számára is megnyílik az FPGA kihasználásának lehetősége Például: tesztmérnökök egyedi algoritmust telepíthetnek a készülékbe, hogy az FPGA belül elvégezze a feldolgozást, vagy emulálhatják egy rendszer valós idejű működést igénylő részét.

5 FPGA az iparban Az FPGA az ipar minden ágaztában teret hódit.

6 FPGA a szórakoztató elektronikában
Az FPGA nem csak a „hagyományos” ipari környezetben jelenik meg. A mikrotechnikában is egyre jelentősebb a szerepe.

7 Mi az FPGA gyorsaságának titka?
A szoftverről a configware-re (szoftverről FPGA-ra) áttérve, csaknem négy nagyságrenddel nagyobb sebességet érnek el.

8 FPGA vs. ASIC Ha az FPGA ilyen jó, akkor miért nem használjuk nagyobb számban?

9 Az FPGA jövője Hátránya Előnyei
FPGA technológiai paraméterei négy nagyságrenddel vannak a Moore görbe alatt Nagy darabszám esetén drága, az ASIC-hez képest Órajelfrekvenciája is lényegesen alacsonyabb, mint a mikroprocesszoroké Előnyei Rövidebb piacra kerülési idő Helyszíni újraprogramozhatóság Alacsonyabb költség

10 Az FPGA felépítse

11 Egyszerű elgondolás Ez az ábrázolás segít megérteni, hogy egyszerű keretek között hogy működne az FPGA.

12 Valódi felépítése Három főbb rész Logikai blokkok I/O blokkok
Programozható kapcsoltok

13 Logikai blokkok A logikai blokkok valósítják meg a felhasználó számára szükséges logikai kapcsolatokat.

14 I/O blokkok Az I/O blokkok hozzák létre az összeköttetést a belső vonalak és félvezető eszköz lábai közt.

15 Programozható kapcsolatok
A programozható kötések segítségével alakíthatjuk ki a kívánt logikai rendszert, és egyben definiálhatjuk a szükséges kimeneteket és bemeneteket.

16 FPGA blokkok felépítése

17 Összefoglalás

18 FPGA fő logikai elemei Logikai kapuk Flip-Flop LUT-ok Multiplier
RAM (kb) Szükséges néhány paramétert definiálnunk mikor kiválasztunk és összehasonlítunk FPGA-kat egy bizonyos alkalmazáshoz.

19 Példa néhány FPGA adataira
Virtex-II 1000 Virtex-II 3000 Spartan Spartan Virtex-5 LX30 Virtex-5 LX50 Virtex-5 LX85 Virtex-5 LX110 Kapuk 1 millió 3 millió 2 millió ----- Flip-Flop 10,240 28,672 15,360 40,960 19,200 28,800 51,840 69,120 LUT-ok Multiplier 40 96 24 32 48 64 RAM (kb) 720 1,728 432 1,152 3,456 4,608

20 FPGA egy beágyazott rendszerben

21 Az FPGA elhelyezése egy rendszerben
Az FPGA elhelyezése a cRIO rendszerben Az FPGA elhelyezése egy rendszerben

22 FPGA programozása Grafikus úton VHDL nyelv segítségével
Illetve grafikus programozási nyelv segítségével. ( A programozási nyelv fordítja le a programot az FPGA számára)

23 FPGA a LabVIEW-ban A képen az általunk is használ cRIO 9073 készülék látható. A cRIO-hoz használható adapterek. A cRIO 9073 rendelkezik egy 266 MHz belső rendszerrel és egy 2 millió kaput tartalmazó FPGA-val.

24 cRIO alkalmazása

25 cRIO programozása

26 Bemenetek és kimenetek

27 FPGA szint

28 Real Time szinten az FPGA kezelése
FPGA definiálása Értékek írása vagy olvasása az FPGA-ba FPGA bezárása

29 FPGA kezelése

30 Program megírása FPGA szint RT szint

31 PID RT szinten FPGA szint Real Time szint

32 FPGA felhasználása Képfeldolgozás lehetőségének megvizsgálása az FPGA segítségével.

33 Most megválaszolnám a felmerülő kérdéseket.
VÉGE Köszönöm a figyelmet! Most megválaszolnám a felmerülő kérdéseket. Elérhetőség: