Apostila de fpga

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Apostila I de Sistema Digitais II
HCLPDs (CLPDs e FPGAs)

Curso de Graduação de Engenharia Elétrica

Prof. Júlio César de Paula Teixeira

ANÁPOLIS FEVEREIRO - 2010

Resumo

Este material didático tem como função guiar o aluno durante o curso de FPGA e VHDL, O conteúdo desta apostila aborda as principais aplicações de circuitos digitais, que vão desde o conhecimento de portas lógicas,até a formação de sistemas complexos utilizando blocos de componentes integrados. Contudo, esses componentes lógicos que seriam utilizados em dispositivos diferentes, agora são feitos em um único dispositivo. Temos o propósito de explorar os conceitos abordados e imediatamente prover a integração do aluno com o prazer da prática, tornando seu aprendizado mais interessante e consistente. Todo oconteúdo aqui abordado é composto de experiências práticas, fomentando a vontade do discente e aplicar o conhecimento de forma imediata, permitindo que ele possa criar a partir dos conhecimentos adquiridos. Esta apostila é dividida em três unidades: A Unidade I trata conceitualmente a tecnologia a ser abordada no curso das quais temos: ASICs (Application Specific Integrated Circuits), CLPs(Controladores Lógicos Programáveis – PLA,PAL, GAL), HCPLDs (High Complex Programmable Logic Devices CPLDs, FPGAs). A aplicação de lógica combinacional nos dispositivos FPGA, Elaboração e desenvolvimento de projetos, Síntese e Mapeamento, Posicionamento e Roteamento, Verificação e Programação de um FPGA. A Unidade II aborda o uso de sistemas seqüenciais em sistemas FPGA, incluindo displays de setesegmentos e relógios digitais e aplicação da Linguagem VHDL, e o uso das macroinstruções em um projeto. E por ultimo a Unidade III abordando a aplicação prática laboratorial com série de experiências a serem realizadas em laboratório e exercícios complementares da grade curricular.

Júlio César de Paula Teixeira

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Sumário
Introdução........................................................................................................... 5 Controladores digitais tradicionais ...................................................................... 6 Controladores digitais dedicados: ................................................................... 6 Controladores lógicos programáveis - ............................................................. 7 ASICs (ApplicationSpecific Integrated Circuits). ................................................ 9 Dispositivos Lógicos Programáveis (PLDs) ...................................................... 10 Lógica Programável Estruturada ................................................................... 11 SPLDs (Simple Programmable Logic Devices) ............................................. 11 Um PLA é estruturado deforma que: ........................................................ 12 Os PALs (Programmable Array Logic) ....................................................... 13 HCPLDs (High Complex Programmable Logic Devices) ................................. 14 CPLDs (Complex Programmable Logic Devices) .......................................... 14 FPGAs (Field Programmable Gate Arrays)....................................................... 16 Origem dos FPGAs ....................................................................................... 16 A Tecnologia do FPGA .................................................................................. 17 Blocos Lógicos de FPGA............................................................................... 19 Modos de programação................................................................................ 20 Implementação da lógica combinatória (Look-Up Table) .............................. 22 Roteamentos (Routing) ..................................................................................... 24 Roteamento Interno aos Clusters .................................................................. 25 Roteamento global : ilha (island)...
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