مقاله مدار مجتمع دیجیتال برنامه پذیر (FPGA)

معرفی مقاله بررسی ساختار FPGA (مدار مجتمع دیجیتال برنامه پذیر) در مدار

Field-programmable gate array (FPGA)

چکیده

در سال های اخیر مدار مجتمع FPGA در زمینه های گوناگون نظامی و صنعتی کاربردهایی پیدا کرده است. تعریف و بررسی ساختار مدار مجتمع FPGA و بحث از بعضی کاربردهای آن، در مدارهای مختلف موضوع این مقاله است. که برای چه از FPGA در مدارها استفاده کنیم؟ در مجموع این کارها را نمی توان با میکروکنترلرها انجام داده شود؟.

FPGA در اوایل دهه 1990 به بازار عرضه شد و از آن پس، تولید این محصولات رشد قابل توجهی را پیدا کرد .FPGAهای نسل جدید مدارهای مجتمع دیجیتال قابل برنامه ریزی هستند که عبارت FPGA از سر کلمه های Field Programmable Logic Gate Array گرفته شده است. این IC را به هر مدار منطقی دلخواهی که بخواهیم می توان تبدیل کرد. برای کارهای حرفه ای که اطمینان به سیستم شرط اول است، سرعت بالا، دقت بالا، استحکام و پایداری و... باید از FPGA استفاده کرد. مثلا در 99% کارهای نظامی، پردازش دقیق، مکان های بسیار حساس، ربات های حرفه ای، ادوات فضایی، ماهواره ها و... .

ضریب خطا در این نوع سیستم ها تقریبا نزدیک صفر است. این مقاله همچنین، به منظور بررسی دقیق تر موارد شرح داده شده، در چندین مطالعه موردی به عوامل موثر در طراحی یا معماری ساخت آن، در رشد کارکرد آن در مدار و برنامه نویسی در صنعت برق پرداخته شده است.

کلمات کلیدی: FPGA،ASIC ، PLD ، ALU، مدارات مجتمع و ساختار

ساختار FPGA

اندازه PAL ها محدود و تا حدود 200 گیت می باشد و در ضمن پایه های خروجی آن ها در مجموع کم می باشد اما مدار پر قدرت FPGA ها که از آرایه هایی از بلوک ها یا سلول های منطقی تشکیل شده اند که توسط خطوط ارتباطی و از طریق سوئیچ قابل برنامه ریزی، می توانند به هم متصل شوند. علاوه بر این بافرهای قابل برنامه ریزی برای اتصال به پایه های FPGA پیش بینی شده است. ظرفیت FPGA معادل با تعداد گیت های NAND دو ورودی سنجیده می شود امروزه ظرفیت معادل FPGA معمولا حدود 20000 گیت NAND به بالا می باشد و در فرکانس حدود MG HZ 100 کار می کنند بلوک یک سلول منطقی می تواند:

الف- از تعدادی مولتی پلکس تشکیل شده باشد.

ب- از جدول LUT تشکیل شده باشد.

ج- برخی از FPGA علاوه بر بلوک منطقی دارای حافظه های ROM و RAM و بلوک محاسباتی ALU , FIFO و... نیز می باشند

فهرست مطالب مقاله

چکیده

مقدمه

مهم ترین سهم شرکت های سازنده از بازار

برنامه نویسی و طراحی مدارات با FPGA ها

ساختار FPGA

سلول منطقی براساس مولتی پلکسر

مقایسه FPGA ها و تراشه های ASIC

معماری FPGA

نکات مهم در طراحی مدارات FPGA و CPLD

کاربرد FPGA

عملکرد FPGA با PID

کاربرد FPGA در FIPSOC

کاربرد FPGA در مکاترونیک

نتیجه گیری

مراجع