Ghetto ծրագրավորվող տրամաբանության (CPLD) զարգացման համակարգ. 13 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:52

Վերջին մի քանի ամիսների ընթացքում ես վայելում եմ AVR պրոցեսորների Ghetto Development System- ը: Իրականում, գրեթե զրոյական դոլար արժողությամբ այս գործիքը այնքան գրավիչ և օգտակար էր, որ ինձ հետաքրքրեց, թե հնարավո՞ր է հասկացությունը տարածել նաև FPGA/CPLD զարգացման վրա: (FPGA. Field Programmable Gate Array. CPLD: Complex Programmable Logic Device): Այսպիսով, ես մի փոքր փորփրեցի համացանցը և գտա Atmel CPLD- ների զարգացման համակարգ: Altera սարքերի հետ համեմատությունը ցույց է տալիս, որ դրանց քորոցը նույնն է (այն սահմանափակումների մեջ, որոնք ես ներկայացնում եմ ստորև), այնպես որ նրանք նույնպես կաշխատեն: Կառուցելով զարգացման տախտակ և միջերեսային մալուխ, որը ես կներկայացնեմ, այնուհետև ներբեռնելով գործիքները, կարող եք մշակել ձեր սեփական CPLD ծրագրերը: Խնդրում ենք նկատի ունենալ հետևյալ սահմանափակումներն ու սահմանափակումները: Ես փորձել եմ հավասարակշռել հնարավորություններն ու պարզությունը, որպեսզի կարողանաք կառուցել մի բան, որից դուք կվայելեք և կսովորեք միայն 5V սարքերի վրա: Լրացուցիչ լարումները ծածկելու համակարգը երկարացնելը (3.3V, 2.5V, 1.8V- ն ապահովվում են նույն ընտանիքի Atmel սարքերով) դժվար չէ, բայց դա բարդացնում է ինչպես զարգացման տախտակը, այնպես էլ ծրագրավորման մալուխը: Առայժմ բաց թողնենք այն: Նկատի ունեցեք, որ տախտակին պետք է տրամադրեք 5 Վ լարման: Միայն PLCC 44 պին: Մասնավորապես, ես ծրագրավորել եմ Atmel ATF1504AS- ը: Ghetto CPLD հայեցակարգը կարող է հեշտությամբ տարածվել Atmel- ի այլ սարքերի վրա, սակայն այս սարքը կարծես լավ փոխզիջում էր գնի, օգտագործման հարմարավետության և հնարավորությունների միջև: Հայեցակարգը պետք է տարածվի նաև այլ սարքերի վրա, ինչպիսիք են Altera- ից, Xilinx- ից, Actel- ից և այլն: Իրականում, Max7000 ընտանիքը EPM7032 և EPM7064 կաշխատի նույն վարդակից, քանի դեռ դուք օգտագործում եք PLCC- ի 44 պինյան տարբերակները: Մինչ այժմ ես օգտագործել եմ միայն Atmel ծրագրավորման մալուխը, բայց Altera Byte-Blaster- ն ապահովված է Atmel ծրագրակազմով և նույնպես պետք է լավ աշխատի: Դա իրականում մի փոքր ավելի պարզ դիզայն է, քան Atmel մալուխը: (Ես կառուցեցի Atmel տարբերակը և այն աշխատում է, այնպես որ ես չեմ փորձել Altera տարբերակը:) SparkFun- ն առաջարկում է Altera մալուխի 15 դոլար արժողությամբ տարբերակ: Քանի որ սա կաշխատի ինչպես Atmel- ի, այնպես էլ Altera- ի համար, խորհուրդ եմ տալիս այն: Եթե մտադիր եք զարգանալ Altera մասերով, կցանկանաք ձեռք բերել նաև Altera ծրագրակազմը: Ես իրականում սա չեմ փորձել, բայց որևէ պատճառ չկա, որ կարող եմ մտածել, որ այն չի աշխատի: Արագությունը սահմանափակ է: Քանի որ Ghetto CPLD զարգացման համակարգը կառուցված է ձեռքի էլեկտրագծերով և առանց գետնի հարթության, մի ակնկալեք հուսալի շահագործում մի քանի մեգահերց արագությամբ: Նույնիսկ դա երաշխավորված չէ, որ ձեր վազքը կարող է տարբեր լինել: Իհարկե, եթե դուք կառուցում եք սարքավորման նախատիպ, որն ունի ստորգետնյա հարթություն, ապա ձեր CPLD- ն կարող է լավ աշխատել ավելի բարձր արագությամբ: Պարզապես մի ակնկալեք, որ այն արագ կտեղադրվի Գետտոյի զարգացման համակարգում:

Քայլ 1: Գնացեք պատվիրեք մասեր

Ձեզ կպահանջվի 44 pin plcc վարդակից, որոշ անջատման կափարիչներ, որոշ չծրագրավորված CPLD- ներ, վարդակներ ՝ տախտակի միացման համար, ձգվող դիմադրիչ և գուցե դրա վրա հիմնված մի քանի տախտակ: Եթե այս որևէ բան ունեք ձեր աղբարկղում, կարող եք մի քանի դոլար խնայել: Ձեր հարմարության համար ահա Digikey մասի համարները. CONN PLCC SOCKET 44POS TIN PN: 1-822473-4-ND SOCKET IC OPEN FRAME 14POS.3 "PN 3M5462-ND Քանակ ՝ 2SOCKET IC OPEN FRAME 18POS.3 "PN: 3M5464-ND Քանակ: 2CAP ELECT 10UF 50V SU BI-BOLAR PN: P1280-ND Քանակ` 1, C1CAP CER.10UF 50V 20% DISC RAD PN: 478 -4275-1-ND Քանակ: 4, C2-C5RES METAL FILM 5.10K OHM 1/4W 1% PN: P5.10KCACT-ND PC BOARD FR4 1-SIDE PPH 4.0X4.0 PN: V2010-ND IC CPLD 64 MACROCELL 10NS 44PLCC PN: ATF1504AS-10JC44-ND Մի քանի մասեր կարող են ունենալ նվազագույն քանակություն, բայց միևնույն է, այն պետք է բավականին էժան լինի: Եթե ցանկանում եք մի քանի լուսարձակներ կառուցել (Քայլ 8) կամ անջատիչների հավաքածու պատրաստել (քայլ 9), կարող եք պատվիրել սրանք նույնպես. Հիշեք, որ Digikey- ն ունի նվազագույն $ 25 ՝ բեռնաթափման ծախսերից խուսափելու համար, այնպես որ գուցե ցանկանաք մի քանի լրացուցիչ չծրագրավորված CPLD կամ AVR պրոցեսոր կամ երկու զվարճանքի համար: Ես խորհուրդ եմ տալիս գնել Altera ծրագրավորման մալուխը SparkFun- ից: Ահա մասերի համարները. Ձեռք բերեք նաև մալուխը և միակցիչը: (Հակառակ դեպքում, պատվիրեք մալուխի մասեր Digikey- ից, եթե ինքներդ եք կառուցում) Altera FPGA համատեղելի ծրագրավորող PN: PGM-087052x5 Pin IDC ժապավենային մալուխ PN: PRT-085352x5 Pin ծածկված վերնագիր PN: PRT-08506

Քայլ 2: Ստացեք և տեղադրեք ծրագրակազմ

Ես այժմ օգտագործում եմ Atmel Prochip Designer 5.0 գործիքի շղթան: Այս գործիքը պահանջում է, որ դուք գրանցվեք Atmel- ում և լրացնեք նրանց պաշտոնական հարցման ձևը: Ես նրանց ասացի, որ դիզայներ -ճարտարագետ եմ, ներկայումս գործազուրկ եմ, և իմ հիմնական նպատակը նրանց սարքերն ու VHDL- ն սովորելն է (ամեն ինչ ճիշտ է, BTW): Նրանք հաստատեցին լիցենզիայի հայցը: Միակ գրավումն այն է, որ լիցենզիան լավ է ընդամենը 6 ամիս: Ես հույս ունեմ, որ կգտնեմ հանրային տիրույթի գործիքների շղթա մինչև դրա սպառվելը: Altera- ն ունի նաև գործիքների շղթա, որը կարող եմ ստուգել: Suggestionsանկացած առաջարկություն կգնահատվի: Տեսեք մեկնաբանությունները և հղումները վերջին քայլին: Atmel Prochip Designer 5.0- ն այստեղ է: Եթե այն ձեռք եք բերում, անպայման ձեռք բերեք նաև Service Pack 1 -ը դրա համար:

Քայլ 3: Կազմեք ծրագրավորման մալուխ

Ամենահեշտ մոտեցումն այստեղ Altera Byte-Blaster- ի նման աշխատանք գնելն է Sparkfun- ից (տես Քայլ 1): Եթե 15 դոլարն ավելին է, քան դուք հոգում եք ծախսել, ապա կարող եք օգտագործել SparkFun Altera Cable սխեմատիկ սխեման կամ օգտագործել Atmel Cable սխեմատիկ սխեման և քերծվածք կառուցել: (Եթե մալուխը քերծելու նկատմամբ մեծ հետաքրքրություն կա, ես կարող եմ որոշ առաջարկություններ ներկայացնել, բայց Sparkfun- ի հավաքածուն ինձ ճիշտ պատասխան է թվում):

Քայլ 4: Ստեղծեք ծրագրավորողի օրրան

Նայեք Atmel ծրագրավորողին: Սա շատ ճկուն է և հիանալի տարբերակ է, եթե դուք ունեք գումար և պլանավորում եք շատ CPLD զարգացում կատարել: Altera- ն նման բան է առաջարկում, կարծում եմ: Բայց ես գնացի ավելի էժան մոտեցմամբ. Ահա թե ինչի մասին է խոսքը: Նկարները ցույց են տալիս իմ կառուցած օրորոցի առջևի և հետևի տեսարանները: Նշեք DIP վարդակները, որոնք օգտագործվում են որպես տախտակի միակցիչներ: Յուրաքանչյուր միակցիչի մի կողմի բոլոր կապումները միացված են գետնին. մյուս կողմի կապումներն միանում են CPLD- ի ազդանշանային կապերին: Ես ներառեցի նաև մի քանի հոսանքի միացումներ. դրանք տեղադրեք այնտեղ, որտեղ նրանք տեղավորվում են: Դիագրամները մի տեսակ պատկերային սխեմաներ են. միայն էներգիայի լրացուցիչ միացումները չեն ցուցադրվում: Նայեք նկարներին դրանց մասին գաղափարներ ստանալու համար:

Քայլ 5. Օրորոց կառուցելը - մաս 1

Սկսեք կառուցել օրորոցը `վարդակները տեղադրելով այն վայրերում, որտեղ դրանք ցանկանում եք: Թույլ տվեք մեկ -երկու թափուր տող, որպեսզի տարանջատման գլխարկների համար տեղ լինի: Սա նաև ավելի դյուրին է դարձնում CPLD ազդանշանի կապերին միացնելը: Միացրեք վարդակները մի փոքր զոդման կամ էպոքսիդով ՝ կախված օգտագործվող պերֆ տախտակի տեսակից: Թույլ տվեք լրացուցիչ սենյակ վերևում (CPLD վարդակից 1 -ին կապի վերևում) JTAG միակցիչի և հոսանքի միակցիչի համար: Նայեք իմ կառուցածի նկարներին: groundանապարհորդեք մերկ մետաղալարով (մոտ 20 մետր), վարդակների արտաքին մասի մոտակայքում գտնվող ավտոբուսի համար: Երթևեկեք նաև հոսանքի ավտոբուսով: (Նկարում պատկերված կարմիր մետաղալարերը): Ուղեցույց ստանալու համար դիմեք նկարներին, բայց ձեր տախտակը, հավանաբար, մի փոքր այլ կլինի, և դա լավ է: theոդեք վարդակների արտաքին կապումներն ավտոբուսին: Սա կօգնի խարսխել ավտոբուսի լարերը:

Քայլ 6. Օրորոց կառուցելը - մաս 2

Տեղադրեք անջատման կափարիչները և միացրեք դրանք CPLD վարդակից յուրաքանչյուր կողմում գտնվող գետնին և հոսանքի պիններին: Ես առաջարկում եմ լարերն ուղղել դեպի ներքևի շարքերին հասնող կապերի արտաքին շարքերի վրայով և վերևով: Theիշտ կապեր ստանալու համար դիմեք կապի համարների դիագրամներին. CPLD վարդակից քորոցը հեռու է ակնհայտ լինելուց: Թողեք բավականաչափ տարածք, որպեսզի թույլատրվի կապը ցանկացած կապում, որի վրայով անցնում եք լարերը: Կափարիչի միացումներն ավարտվելուց հետո միացրեք հոսանքի և գրունտի ավտոբուսը: Դիագրամների բոլոր կարմիր կապումներն Vcc են և պետք է միացված լինեն: Սև քորոցները մանրացված են և նույնպես պետք է միացված լինեն: Կրկին, այն օդում ուղղորդելը լավ մոտեցում է: Նայեք նկարներին գաղափարների համար:

Քայլ 7. Օրորոցի կառուցում - Եզրակացություն

Ուղղորդեք JTAG կապերը ճիշտ կապումներով: Նայեք ձեր mingրագրավորման մալուխին `համոզվելու համար, որ միակցիչը ճիշտ կողմնորոշված է: Մի մոռացեք TDO քորոցը քաշելու մասին: Սա ցույց է տրված միայն նկարում և անցնում է TDO կապի և Vcc- ի միջև: Վերջին քայլը CPLD- ի յուրաքանչյուր I/O կապի միացումն է վարդակների քորոցին: Կապերի համար օգտագործեք դիագրամների թվերը: Սա տևում է ամենաերկար ժամանակը: Եթե հետևում եք իմ համարակալման սխեմային, ապա ձեր սխեմաները միացնելիս կարող եք օգտագործել Top View դիագրամը: Իրոք, պետք չէ միացնել այս բոլորը սկզբում, կարող եք սպասել, մինչև դրանք ձեզ անհրաժեշտ լինեն ձեր նախագծած սխեմաների համար: Checkգուշորեն ստուգեք ձեր աշխատանքը: Համոզվեք, որ հոսանքն ու հողը կարճացված չեն:

Քայլ 8: Կատարեք թարթիչներ (TTL տարբերակ)

Դուք, իհարկե, կցանկանաք տեսնել, թե ինչպես են աշխատում ձեր սխեմաները: Այսպիսով, դուք կցանկանաք մի քանի լուսարձակներ (հայտնի դարձան The Real Elliot- ի կողմից): Միակ գրավումն այն է, որ CPLD- ները չունեն այն հզոր արդյունքները, ինչ AVR պրոցեսորներն ունեն: Օգտագործեք 10 մա գնահատված LED- ներ և օգտագործեք 1KOhm շարքի դիմադրիչներ: Դրանք ձեզ կտրամադրեն հստակ ելքային ազդանշաններ ՝ առանց CPLD- ի ելքերը լարելու:

Քայլ 9: Կատարեք անջատիչներ

Ձեր սխեմաներին խթաններ ապահովելու համար ձեզ հարկավոր են որոշ անջատիչներ: Դուք այստեղ ունեք որոշ տարբերակներ, բայց պահանջները տարբեր են, քան AVR պրոցեսորներինը: CPLD- ի ելքերը չունեն ներկառուցված քաշքշուկներ և ծրագրակազմում ապամոնտաժելն այնքան էլ հեշտ չէ: (Հնարավոր է, բայց վերցնում է ռեսուրսներ, որոնք հավանաբար ցանկանում եք օգտագործել ձեր սխեմաներում) shownուցադրված DIP անջատիչները մի քանի անջատիչ են տրամադրում հարմար փաթեթում, սակայն դրանք պետք է քաշվեն: Ես օգտագործել եմ 1K քաշքշուկներ: Սեղմող կոճակները կարող են կատարվել ՝ օգտագործելով Atmel- ի առաջարկած սխեման իրենց ցուցադրական տախտակի համար: Սխեմաները 36 -րդ էջում են: Մեկ այլ տարբերակ է միացնել AVR պրոցեսորը `խթաններ ապահովելու համար, և նույնիսկ ստուգել պատասխանները: Բայց դա վարժություն է, որը մնացել է ուսանողին:

Քայլ 10: Ստեղծեք ձեր առաջին շրջանը

Այս պահին դուք պետք է ձեռք բերեք և տեղադրեք ծրագրակազմը: Հետևեք մանրակրկիտ, մանրամասն ձեռնարկին ՝ ձեր առաջին պարզ CPLD սխեման ստեղծելու համար (երկու մուտքի և դարպասով. Շատ ավելի պարզ չի դառնում): Համոզվեք, որ ընտրեք ճիշտ սարքը (44 Pin PLCC, 5V, 1504AS [մանրամասներ]) և ընտրեք առկա I/O կապի համարները (ես օգտագործել եմ 14 և 16 -ը որպես մուտքեր, 28 -ը ՝ որպես ելք): Այս մանրամասները փոքր -ինչ տարբերվում են ձեռնարկից, բայց չպետք է ձեզ անհանգստություն պատճառեն:

Քայլ 11. Programրագրեք ձեր առաջին CPLD- ը

Միացրեք ձեր ծրագրավորման մալուխը ձեր համակարգչի զուգահեռ նավահանգստին, միացրեք այն ձեր ծրագրավորողի օրրանին, միացրեք 5 վոլտ հոսանքի միակցիչին և հետևեք ձեռնարկին `իրականում ձեր առաջին CPLD- ն ծրագրավորելու համար: Ընտրեք մալուխի ճիշտ տարբերակը: Նշենք, որ Altera Byte-Blaster- ը տարբերակներից մեկն է:

Քայլ 12: Փորձարկեք ձեր ծրագրավորված մասը:

Անջատեք ծրագրավորման մալուխը օրորոցից: Միացրեք անջատիչներն ու լուսարձակները ճիշտ կապումներին, միացրեք հոսանքը և փորձեք այն: Քանի որ դուք սկսում եք մի պարզ սխեմայով, թեստավորումը մեծ մարտահրավեր չէ: Եթե այն աշխատում է, դուք անջատված եք: Վերևի տեսքի դիագրամը կօգնի ձեզ միացնել ձեր անջատիչներն ու թարթիչները ՝ փորձարկման համար:

Քայլ 13: Վերջը և որոշ վեբ ռեսուրսներ

Այս ձեռնարկի նպատակը չէ ձեզ սովորեցնել, թե ինչպես օգտագործել VHDL- ը: (Ես նոր եմ սկսում սովորել, դրա համար էլ ստեղծեցի ծրագրավորողին, հիշո՞ւմ եք): Այսինքն, ես գտա մի քանի շատ օգտակար ձեռնարկներ և որոշ օգտակար ռեսուրսներ, որոնց վրա կարող եմ ուղղել ձեզ: Հետադարձ կապը և այլ առաջարկներ մեծապես գնահատվում են: Նկատի ունեցեք, որ կարող եք նաև օգտագործել Ghetto CPLD զարգացման համակարգը ՝ Verilog և CPLD ծրագրավորման այլ տեխնիկաներ սովորելու համար, որոնց ապարատը չի հետաքրքրում: VHDL ռեսուրսները համացանցում. Հիմունքներ և որոշ հղումներ այստեղ և այստեղ: անվճար գործիքներ: Ինձ դուր եկած ձեռնարկները այստեղ և այստեղ են, բայց դուք կգտնեք շատ ուրիշներ: Վերջապես (առայժմ), դուք կցանկանաք ստուգել քննարկման խումբը: Վայելեք, շատ բան սովորեք և կիսեք այն, ինչ գիտեք: