Стартстопний пристрій на ПЛІС. Генератор кодових послідовностей на ПЛІС

УДК 621.374

СТАРТСТОПНИЙ ПРИСТРІЙ НА ПЛІС

Ваховський І.В., Швидюк О.С.

Науковий керівник – проф., к.т.н. Кофанов В.Л.

Розглядається можливість створення цифрової системи для радіотехнічних застосувань на ПЛІС невисокої вартості із вбудованим мікроконтролером (МК) потрібної конфігурації.

У системі магістрально-модульної структури (рис. 1) енергонезалежність забезпечується відносно простою ПЛІС (позначена літерою А) типу EEPROM, а основний ресурс зосереджено в ПЛІС (позначена літерою В) високого ступеня інтеграції типу FPGA, яка є енергозалежною. Блоки МК розміщено таким чином: запам'ятовувальний пристрій (ЗП) програм – в ПЛІС А, а ядро мікропроцесора (МП) з регістровим файлом (РФ), регістрами (РВВ) і портами (ПВВ) вводу-виводу та оперативним ЗП (ОЗП) – в ПЛІС В; крім того, передбачено ЗП даних (ЗПД) типу EEPROM для змінюваних програм і даних, які мають зберігатися по вимкненні живлення. Власне радіотехнічні функціональні блоки (ФБ), які можуть бути складнішими за МК, розміщуються в обох ПЛІС залежно від їх вільного ресурсу.   

Систему на двох ПЛІС фірми Altera (їх типи зазначено на рис. 1) відпрацьовано на прикладі стартостопного пристрою (ССП), призначеного для програмного керування об’єктами. Від кварцового генератора КГ у синтезаторі частот СЧ утворюються сигнали в діапазоні 25∙10⁶…0,1 Гц, з яких у програмованому лічильнику СТ і генераторі кодових послідовностей ГКП у певному режимі (який задається з пульта керування ПК) формуються сигнали витримки і старту, що зберігаються в регістрах RG. За допомогою дешифраторів 7-сегментного коду DC функціонування ССП наочно відображається на панелі індикаторів ПІ.

Здійснені на основі САПР Quartus II функціональне моделювання і практична реалізація ССП на ПЛІС, конфігурованих ланцюжком стандарту JTAG, продемонстрували можливість розв’язання поставленої задачі.

УДК 621.374

ГЕНЕРАТОР КОДОВИХ ПОСЛІДОВНОСТЕЙ НА ПЛІС

Кощук В.Г., Станіславчук Т.М.

Науковий керівник – проф., к.т.н. Кофанов В.Л.

Після створення цифрового пристрою (ЦП) шляхом фізичного про­грамування або конфігуруванняНВІС потрібно виконати її діагностування з метою перевірки правильності функціонування ЦП, визначення його ха­рактеристик та, у разі потреби, корекції похибок проектування. Розгляда­ється діагностуванняЦП шляхом розподілу перемикальних сигналів до його каналів і засоби здійснення автоматизованого функціонального тесту­вання на основі генератора кодових послідовностей (ГКП).

Особливістю реверсивного ГКП (для прикладу на рисунку наведено основну частину трирозрядного пристрою), побудованого на регістрі зсуву (макрофункція 74194), є формування вихідної шини потрібної розрядності Q[2…0] за допомогою мультиплексора (макрофункція 74157) та створення двох комбінаційних каналів зворотного зв’язку (схема на логічних елемен­тах) для забезпечення самовідновності генератора, яка перевіряється пере­дустановленням кодів зі вхідної шині d[3..0]. Перемикання напрямку ска­нування, як видно з наведеного повного графа, здійснюється сигналами S[1..0]. Крім того, багатоканальний розподільник імпульсів (РІ) можна утворити за допомогою демультиплексора з адресними входами Q[2…0].    

Рисунок – генератор кодових послідовностей

Правильність запропонованої методики проектування реверсивних ГКП та РІ підтверджено функціональним моделюванням і практичною реалізацію зазначених пристроїв на ПЛІС MAX7000, здійснених на основі САПР Quartus II. 

УДК 621.374

ПРО ПОБУДОВУ ЛІЧИЛЬНИКІВ НА ПЛІС

Охримець Т.І.

Науковий керівник – проф., к.т.н. Кофанов В.Л.

Серед компонентів бібліотеки САПР типу Quartus II міститься низка лічильників з паралельним переносом, проте лічильники з послідовним або комбінованим переносом значно простіші (для прикладу на рисунку наведено схему лічильника з модулем 11). Відсутність подібних лічильників у бібліотеках стандартних макрофункцій і мегафункцій САПР суттєво ускладнює їх проектування за модулів лічби більше кількох десятків. Розглядається методика запровадження в ПЛІС простіших лічильників з послідовним або комбінованим переносом, що уможливлює реалізовувати пристрої на недорогих ВІС з меншою кількістю виводів. 

Рисунок – лічильник з комбінованим переносом

Запропоновано методику синтезу послідовних лічильників із введенням окремих паралельних прямих зв’язків і послідовних зворотних зв’яз-ків, чим досягається універсальність лічильників з довільним модулем і природним порядком лічби. Для певного типу модулів природний порядок лічби можна дістати шляхом модифікації безвентильного лічильника додаванням прямих зв’язків з виходів попередніх розрядів до входу лише останнього розряду, який збільшує модуль на одиницю. Проектування спрощується за ієрархічної побудови пристроїв на рівні блок-схеми шляхом згортання окремих складників до символів з наступним їх використанням як компонентів проекту верхнього рівня ієрархії. 

Ефективність запровадження в ПЛІС лічильників з послідовним та комбінованим переносом і правильність запропонованої методики проектування підтверджено функціональним моделюванням і практичною реалізацію проекту вимірювального перетворювача на ПЛІС фірми Altera, здійснених на основі САПР Quartus II.