ВЫСОКОУРОВНЕВОЕ
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И АНАЛИЗ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОЙ ИС НА ПРИМЕРЕ МПС В
БАЗИСЕ FPGA.
М.В. Поляков, студ.; рук. А.К. Поляков, к.т.н., доц
(МЭИ(ТУ))
В настоящее время актуальной задачей
является автоматизация процесса управления различными электронными
устройствами, датчиками и пр. Для этого в основном применяются
микропроцессорные системы управления (МПСУ). Целями проведенной
работы, освещаемой в данном докладе, являлись:
§ выполнение
всех стадий процесса разработки (design
flow)
специализированной ИС (ASIC)
на примере МПС в рамках учебного процесса кафедры. Особое внимание
уделялось этапу моделирования, как отдельных компонентов, так и
системы в целом с помощью современных полностью интегрированных сред
для языков проектирования аппаратуры (HDL)
высокого уровня и синтеза в базисе микросхем типа FPGA
фирмы
XILINX
[1].
§ анализ
применения последовательных интерфейсов I2C
и
MicroLan.
§ использование
модели МПС написанной на языке VHDL
в
качестве программного макета на лабораторных работах по курсам
«Проектирование МПС» и «Инженерное проектирование и
САПР».
В
состав модели спроектированной МПС входят синтезабельные модели:
микроконтроллера семейства MCS51
с
внутренней памятью программ, энергонезависимой памяти FM24C256
фирмы
RAMTRON
с
последовательным интерфейсом I2C,
термометра DS1820
с интерфейсом MicroLan
(датчик
температуры заменен генератором значений температуры) и периферийных
устройств, таких как клавиатура и двухстрочный дисплей необходимый
для отслеживания результатов работы. В модель микроконтроллера был
встроен трассировщик позволяющий отслеживать покомандное исполнение
управляющей программы. Данная программа написана на ассемблере и
виде шестнадтиричного кода загружается в память микроконтроллера.
Применение трассировщика значительно упростило верификацию моделей
устройств входящих в систему и позволяет облегчить понимание работы
микроконтроллера.
Выбор
микросхем типа FPGA
в
качестве базиса обусловлен в первую очередь практически повсеместным
их использованием для прототипирования разрабатываемых
специализированных ИС, и также возможностью их перепрограммирования.
На этапе синтеза использовалась микросхема серии XC4000
фирмы
XILINX.
На
кафедре ВМСС МЭИ ведутся активные работы по созданию и накоплению
модулей цифровых систем (IP
cores)
и созданию на их основе различных устройств. В ближайшее время
планируется внедрить в свои разработки современные микроконтроллеры
семейства AVR
с
RISC-ядром.
Литература
1. Поляков А.К. Языки
VHDL и VERILOG
в
проектировании цифровой аппаратуры. -М.:Солон-Пресс,
2003.