Altera DE0-Board ile FPGA Programlama |
1. Bölüm

FPGA, savunma sanayi, medikal sistemler, robotik gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Lojik kapılar kullanılarak tasarlanan FPGA, bize kendi blok tasarımlarımızı hatta işlemcimizi yapabilme imkanı sağlıyor. Bu yazı serimizde Altera DE0-Board ile basit ve anlaşılır bir biçimde FPGA programlamayı açıklayacağız.

A- A+

22.02.2017 tarihli yazı 12333 kez okunmuştur.

Öncelikle bu kartı programlayabilmemiz için bu kartın belirli özelliklerini bilmeliyiz. Altera DE0-Board, geliştirme ve eğitim amacıyla acemi kullanıcılar için dijital mantık, bilgisayar organizasyonu ve FPGA alanında bilgi kazanmak için gerekli tüm araçları içeren kompakt bir boyutta tasarlanmış bir karttır. 15,408 LE'yi sunan Altera Cyclone III 3C16 FPGA çipi ile donatılmıştır. Tasarımcılar, 346 I/O pini ve gelişmiş üniversite ve kolej kurslarının faydalanması yanı sıra karmaşık sayısal sistemlerin geliştirilmesi için kullanılmaya elverişli zengin özelliklerle donatılmıştır. DE0, DE0 Board'un çeşitli özelliklerini kontrol etmek için Altera'nın düşük güçlü, düşük maliyetli ve yüksek performanslı Cyclone III çipi ile FPGA'yi bir araya getirmiştir. DE0 geliştirme kartı, DE0 kartını değerlendirirken basit bir şekilde erişilmesini sağlamak için gereken yazılım, referans tasarımları ve aksesuarları içermektedir.

►İlginizi Çekebilir: Savunma Sanayinde FPGA Kullanımı

Başlıca Özellikleri

Cyclone III 3C16 FPGA
►15,408 LEs
►56 M9K gömülü hafıza blokları
►504K toplam RAM bitleri
►56 gömülü çarpanlar
►4 PLLs
►346 kullanıcı I/O pinleri
►FineLine BGA 484-pin paketi
Hafıza:
►SDRAM
►Bir adet 8-Mbyte Tek Veri Hızı Senkron Dinamik RAM hafıza çipi
Flash Hafıza:
►4-Mbyte NOR Flash hafıza
►Support Byte (8-bits)/Word (16-bits) mode
SD Kart Soketi:
►SPI ve SD 1 bit moduna SD Kart erişimini sağlar
Dahili USB Blaster Devresi:
►Programlama için yerleşik USB Blaster
►Altera EPM240 CPLD'yi kullanır.
Altera Seri Yapılandırma Cihazı:
►Altera EPCS4 seri EEPROM yongası
Tuşlu düğmeler:
►3 tuşlu düğme
Kayan Anahtarlar:
►10 adet kayan anahtar
Genel Kullanıcı Arayüzü:
►10 yeşil renkli LED’ler
►4 yedi segment gösterge
►16x2 LCD arayüzü (LCD modülü içermez)
Clock(Saat) Girişleri:
►50-MHz osilatör
VGA Çıkışı:
►4 bit direnç ağı ile DAC’a sahiptir.
►15-pinli yüksek yoğunluklu D-sub konektör’e sahiptir.
►60-Hz yenileme hızında 1280x1024'e kadar destekler
Seri Portlar:
►Bir adet RS-232 port (DB-9 seri bağlantı noktası olmadan)
►Bir adet PS/2 port (Bir klavye ve fare bir porta bağlanmanıza izin vermek için bu port kullanılır.)
İki 40 Uçlu Genişletme Başları:
►72 Cyclone III I/O pini ve 8 güç ve toprak hattı, iki adet 40-pinli genişletme konektörü
►40 pinli başlık, IDE sabit diskler için kullanılan standart bir 40-pinli şerit kabloyu kabul edecek şekilde tasarlanmıştır.

►İlginizi Çekebilir: FPGA Nedir?

Altera DE0-Board yapısından bahsettik. Altera DE0-Board’u programlayabilmemiz için iki programa ihtiyacımız var bunlardan biri Modelsim adı verilen bir programdır. Bu programda Verilog programlama dilini kullanarak programlarımızı yazacağız. Diğer bir program ise Quartus adı verilen bir programdır. Bu program ise tasarlayacağımız lojik devrenin giriş çıkışlarını atayacağımız ve yazdığımız programı donanıma yükleyeceğimiz yazılımdır.

Quartus arayüz görüntüsü

Öncelikle Verilog dilinden ve bir diğer dil olan VHDL’den bahsedelim. Verilog ve VHDL donanım tanımlama dilidir. İki programlama dili de C diline oldukça yakındır. Yani C dilini biraz biliyorsanız FPGA için program yazabilirsiniz. Biz dil olarak Verilog kullanacağız. Şimdi Verilog programlarımızı yazmak için kullanacağımız Modelsim programını tanıyalım. Modelsim, Mentor Graphics'in VHDL, Verilog ve SystemC gibi donanım tanımlama dillerinin simülasyonu için çok dilli bir HDL simülasyon ortamı olup dahili bir C hata ayıklayıcısı içerir.ModelSim bağımsız olarak veya Altera Quartus veya Xilinx ISE ile birlikte kullanılabilir. Simülasyonlar, grafik kullanıcı arabirimi (GUI) kullanarak veya otomatik olarak komut dosyaları kullanarak gerçekleştirilir.

ModelSim arayüz görüntüsü

Programlamaya geçmeden önce aşağıdaki görselden lojik kapıları hatırlayalım.

Ayrıca tasarımlarımızda bol bol karnough haritası ve doğruluk tabloları kullanacağız. Bu sayede tasarımlarımızı kolay bir şekilde koda dökebileceğiz.

Yazı serimizin 2. bölümde Verilog ile toplayıcı tasarımları ve sıradan bir lojik devreyi programlamayı öğreneceğiz.

Kaynak:

►wikipedia
►DE0 user manual