Fpga

FPGA & VHDL

Tutorial – Aula 1
Técnicas Digitais

FPGA – Field Programmable Gate Array


Dispositivo lógico contendo uma matriz de:


Células lógicas genéricas


Configuráveis (“programáveis”) para desempenhar uma função simples
Interconectam as células segundo uma configuração



Chaves programáveis




Implementação de um projeto (em baixo nível):
 

Especificação da função de cada célula Configuração da conexão de cada chave Síntese do projeto Arquivo de configuração enviado para FPGA por cabo Processo feito “em campo” (Field), invés de “em fábrica”



Configuração de uma FPGA:
  

Estrutura Conceitual

Célula Lógica Conceitual


Exemplo: célula baseada em look-up table (LUT) de 3 entradas
Exemplo:

Diagrama conceitual

LUT  a  b  c

Exemplos de Arquiteturas Reais

Podem possuir módulos dedicados e mais avançados (macro células)

Algumas Aplicações
  

Processamento de sinais digitais (DSP) Sistemas embarcados (embedded)


Ex.: Aeroespaciais, de defesa, reconhecimento de voz Application Specific Integrated Circuit Alto paralelismo das FPGAs vs. CPUs


Prototipagem de ASICs




Computação de alto desempenho – aceleração


Ex.: clock = 500MHz, 10 instruções de FPU por ciclo





Configuração flexível da precisão dos cálculos de FPU vs. precisão fixa das CPUs Nova área: “Computação Reconfigurável”
 

Tarefas custosas realocadas do software (CPUs) p/ FPGAs Ex: cálculos de FFT, convolução etc.

Projeto e Programação


Independem do CI:




(1) Projeto do sistema: arquivos VHDL (2) Desenvolvimento do teste (3) Síntese




Dependem do CI:


Gera componentes genéricos (portas e flipflops) Conexões de E/S do CI com os periféricos



(3) Implementação




(4) Geração e transferência do arquivo de configuração

Projeto e Programação
1º) Definição do comportamento da FPGA
 

Projeto esquemático (gráfico) Linguagens de