Russian Language English Language

6 Модели и методы для обоснования выбора состава аппаратных средств ВС

6.1 Высокоуровневое проектирование и анализ специализированной ис на примере МПС в базисе FPGA


Экспресс информация

Редколлегия журнала

Подписка на новости

Гостевая книга

Предоставление материалов

Письмо в редакцию

На начало


2004, Номер1 ( 4)



Place for sale

 

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.