Editura Scientia – Universitatea Sapientia

Újrakonfigurálható digitális áramkörök tervezési és tesztelési módszerei [Circuite digitale reconfigurabile. Metode de proiectare și testare]

În zilele noastre este foarte importanta concretizarea unei idei în practica în cel mai scurt timp posibil. În proiectarea circuitelor digitale, aplicarea circuitelor FPGA și utilizarea unor metode de proiectare adecvate joaca un rol deosebit de important. Utilizarea limbajelor de descriere hardware (VHDL, Verilog) are un rol deosebit de important în proiectarea și simularea circuitelor digitale electronice. Instrumentele de proiectare actuale, în afara de proiectarea bazata pe HDL, permit specificarea funcționalității circuitelor digitale prin utilizarea diferitelor limbaje de programare de nivel înalt (C, C ++, System C, Matlab). Cartea rezuma metodele de proiectare și testare utilizate în proiectarea circuitelor bazate pe FPGA. Primul capitol prezinta metodele de proiectare a sistemelor digitale, descrierea circuitelor digitale în diferite domenii cum ar fi funcțional, structural sau cel fizic. Sunt descrise etapele care trebuie urmate pentru a realiza un circuit digital funcțional fizic, pornind de la formularea cerințelor. Oferă, de asemenea, o introducere privind proiectarea de hardware digital pe baza descrierii în VHDL. Sunt evidențiate standardele de baza asociate limbajului VHDL. În cadrul capitolului sunt prezentate elementele gramaticale, specificul VHDL, structura limbajului VHDL, utilizarea bibliotecilor, legătura dintre hardware-ul planificat și VHDL.

Capitolul al doilea detaliază instrucțiunile secvențiale VHDL. În capitolul următor sunt introduse instrucțiuni concurente VHDL. Funcționalitatea mai multor circuite poate fi descrisa și prin expresii VHDL secvențiale și concurente. Implementarea bazata pe expresii secvențiale și concurente pentru circuitele digitale de baza este discutata prin exemple comparative. Următoarea secțiune prezinta diverse soluții posibile de testare ale circuitelor digitale. În prima parte a capitolului este prezentata soluția de testarea a circuitului digital prin simulare detaliat printr-un exemplu. În a doua jumătate a secțiunii se prezinta soluția de testarea în timpul funcționării unui circuit implementat pe FPGA, prin integrarea analizorului logic ILA în circuitul FPGA. Capitolul cinci detaliază etapele de proiectare ale unui automat cu stări finite cu cale de date (FSMD) și implementarea în VHDL. În capitolul șase este prezentata o implementare a unui FSMD în VHDL în mediul Vivado pentru o aplicație specifica. Ultimele doua capitole tratează soluția de proiectare a circuitelor digitale bazata pe sinteza de nivel înalt (HLS).

În capitolul șapte este detaliat instrumentul System Generator utilizat pentru proiectarea și testarea circuitelor digitale. Co-simularea hardware este un instrument util din punctul de vedere al realizării și testării rapide a unui aplicații prototip. În cadrul capitolului este prezentata soluția propusa pentru un generator de semnale modulate în lățime. În ultimul capitol sunt prezentate noțiunile de baza ale proiectării circuitelor bazate pe sinteze de nivel înalt. Sunt tratate soluții de sinteza de nivel înalț pentru impunerea unor constrângeri de proiectare, descrierea funcționarii circuitului, soluții pentru implementarea interfețelor protocoalelor de comunicare între module, în limbajul de programare C. Printr-o serie de exemple sunt prezentate detalii de proiectare a circuitelor bazate pe sinteza de nivel înalt. Bazându-se pe cunoștințele prezentate în carte, cititorul va avea o perspectiva asupra alegerii instrumentelor și a metodelor de proiectare adecvate, precum și a soluțiilor eficiente de testare a circuitelor digitale electronice.