Curso FPGA – Tudo o que você precisa saber sobre o Curso Dot Matrix VHDL
Tenho o prazer de anunciar que o curso de VHDL e FPGA no qual venho trabalhando nos últimos seis meses está começando a ficar completo. O curso está em beta no momento, e estou planejando lançá-lo pela primeira vez neste outono.
Para quem é o curso FPGA?
O curso de FPGA é destinado ao desenvolvedor que tem conhecimento de outras linguagens de programação, mas é novo em VHDL e FPGAs. Este curso irá levá-lo do nível iniciante ou intermediário para ser capaz de entender e usar construções de codificação VHDL avançadas.
O curso é perfeito para o engenheiro de software profissional que foi encarregado de desenvolver FPGA. Também é adequado para estudantes ou freelancers interessados em design de hardware, talvez contemplando uma transição de carreira para o desenvolvimento de FPGA.
Qualquer pessoa com habilidades básicas de programação pode se beneficiar da abordagem prática que este curso ensina. Estamos desenvolvendo um produto real e físico do zero. Estou mostrando exatamente como eu teria resolvido esse problema se fosse solicitado a mim como engenheiro de FPGA.
O projeto
Um controlador de display LED matricial é o produto que estamos criando neste curso. Os displays de LED de matriz de pontos são comumente usados para grandes outdoors ou displays de informações nos dias de hoje. Embora tenham sido usados para dispositivos menores, como relógios digitais e máquinas de venda automática, antes do advento dos monitores LCD baratos.
Você pode fazer o curso como um exercício apenas de simulação, se preferir. Você não precisa comprar nenhum hardware ou mesmo uma placa de desenvolvimento FPGA. Mas você pode criar seu próprio protótipo se quiser, todas as informações estão incluídas no curso.
O Lattice iCEstick FPGA Evaluation Kit é a placa de desenvolvimento FPGA usada neste curso. Esta placa de $25 possui um FPGA iCE40 HX1K com 1280 elementos lógicos e 64 kb de RAM de bloco, o que é mais que suficiente para nossa aplicação. A placa iCEstick pode ser conectada diretamente a uma protoboard, algo que faremos ao criar o protótipo.
Criamos uma implementação de FPGA capaz de controlar um display de LED de matriz de pontos 8×8 com 64 LEDs. O FPGA armazenará informações na RAM do bloco sobre como renderizar cada caractere ASCII.
Você poderá enviar texto para o FPGA usando o conector USB presente na placa FPGA. O texto é renderizado na tela de matriz de pontos enquanto digitamos no terminal serial do computador. O FPGA irá ecoar os caracteres de volta para o terminal serial usando o transceptor UART que criamos no curso.
Consulte a lista de materiais (BOM) para todas as peças, consumíveis e ferramentas usadas para criar o protótipo.
Estrutura do curso FPGA
As 120 palestras estão divididas em 17 seções, com vídeos com duração média de 10 minutos. Eu intencionalmente dividi as coisas complicadas em várias palestras mais curtas para torná-las mais gerenciáveis. Cada seção abrange um módulo VHDL, um testbench ou um conceito dentro do projeto VHDL e FPGA. Este curso não deixa nada de fora, todos os conceitos e decisões de design são explicados.
Na seção Primeiros passos seção, instalamos o software necessário e configuramos o ambiente de desenvolvimento. A próxima seção apresenta a placa de desenvolvimento Lattice iCEstick FPGA, bem como o esquema analógico do display matricial e o circuito de suporte.
Vou explicar tudo o que faço nas sessões de codificação para que você possa acompanhar o progresso, mesmo que tenha apenas conhecimentos básicos de VHDL. Você pode relacionar o código que escrevemos a qualquer outra linguagem de programação que você conheça.
O editor do Visual Studio Code (VSCode) com um plug-in VHDL é usado neste curso. O VSCode é um dos editores de programação mais populares do momento e é totalmente gratuito. Usamos os trechos de modelo do plug-in VHDL para evitar gastar tempo em código trivial e repetitivo. Embora o VSCode não seja um IDE que completa o código automaticamente sem que você realmente entenda o que está acontecendo.
Sintetizamos cada módulo VHDL individualmente e examinamos o esquema criado pela ferramenta de síntese. Fazemos isso como a última aula de cada seção de codificação que produz um módulo de produção RTL (register-transfer level). Essas lições ensinam habilidades valiosas para entender como cada linha de código é traduzida em lógica digital.
O curso Dot Matrix LED Controller FPGA ensina técnicas adequadas de projeto VHDL. Acerte na primeira vez que ligar o chip criando um testbench para cada módulo, em cada hierarquia de design. Tentativa e erro não é uma estratégia viável no desenvolvimento de hardware. O curso ensina você a desenvolver bancos de teste de autoverificação como engenheiro profissional de FPGA.
O ModelSim PE Student Edition é usado no curso porque é o simulador VHDL mais comumente usado. A edição estudantil do simulador pode ser baixada gratuitamente; isso se aplica a todos os softwares usados neste curso.
Por fim, encerramos o curso criando o protótipo físico na protoboard e implementando o projeto no FPGA. O momento da verdade é quando conectamos o dispositivo ao computador pela porta USB e digitamos no terminal serial. Os caracteres aparecerão no display LED de matriz de pontos?
É quando os benefícios de ter um regime de verificação rigoroso se tornam aparentes. Os problemas com os quais temos que lidar são muito mais fáceis de resolver do que um chip que não responde, que é o provável primeiro resultado para um projeto amador de FPGA puro.
O que você aprenderá com o curso FPGA
Você aprenderá como abordar uma tarefa como um engenheiro profissional de FPGA. O curso transformará suas habilidades em VHDL a um nível em que você se sentirá confiante para assumir qualquer tarefa em VHDL.
Estas são algumas coisas que este curso vai te ensinar:
Recursos VHDL avançados
- Pacotes, registros e subprogramas
- Tipos protegidos (classes VHDL)
- Tipos de acesso (ponteiros VHDL)
- Genéricos
- Atributos de sinal como
'last_eventou'stable - Recursos do VHDL-2008, como referência hierárquica de sinal
Estratégias avançadas de testbench
- Componente de verificação
- Modelo funcional de ônibus
- Banco de teste VHDL de autoverificação
- Banco de teste interativo orientado por TCL
Usando ferramentas de design FPGA
- Simulador ModelSim VHDL
- Software de síntese Synplify Pro
- Software de design treliça iCEcube2
- Atribuição de pinos e restrições de relógio
- Síntese, lugar e rota
Quer saber mais sobre o curso?
Atualizado em 21 de setembro de 2019: Eu completei o curso.
Clique aqui para ver o currículo do curso
Abre:
A ser decidido .
Como fazer um AXI FIFO na RAM do bloco usando o handshake pronto/válido
Verificação aleatória restrita
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