Mokhoa oa ho Lenaneo Arduino FPGA: Tataiso e Felletseng

Sebakeng se fetohang ka potlako sa theknoloji, Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) le li-microcontroller tsa Arduino li fumana matla a bohlokoa, li bapala karolo ea bohlokoa linthong tse ncha tse kang Internet of Things ( IoT ), bohlale ba maiketsetso (AI), le boiketsetso. Li-FPGA li fana ka ho tenyetseha ho sa bapisoeng le matla a ts'ebetso a tšoanang, ha Arduino e fana ka bonolo ba ts'ebeliso le phihlello bakeng sa ho etsa li-prototyping ka potlako. Ha li kopantsoe, li theha li-platform tse matla bakeng sa litharollo tsa hardware tse ikhethileng tse ka fetoloang ho latela litlhoko tse itseng tsa projeke.

Tataisong ena, re tla kenella ka botebo mabapi le mokhoa oa ho hlophisa Arduino FPGA, e akaretsang mehopolo ea mantlha, ts'ebetso ea meralo ea lisebelisoa, mananeo a software, le lits'ebetso tse sebetsang mererong ea nnete ea lefats'e.

FPGA ke Eng?

A Field-Programmable Gate Array (FPGA) ke mofuta oa potoloho e kopantsoeng (IC) e etselitsoeng ho hlophisoa ka mor'a tlhahiso, e lumellang basebelisi ho etsa li-circuits tsa hardware tse tloaelehileng. Ho fapana le li-microcontrollers tsa setso, tse latelang sete ea litaelo tse reriloeng esale pele, li-FPGA li khona ho ikamahanya le maemo 'me li ka hlophisoa ho etsa ts'ebetso ea boemo ba Hardware joalo ka ts'ebetso e ts'oanang le ts'ebetso ea matšoao.

Ho feto-fetoha ha maemo ha FPGA ho bakoa ke boqapi ba bona ba kahare, bo entsoeng ka li-programmable logic blocks (PLBs), tse ka kenyang ts'ebetso ea mantlha ea logic (mohlala, AND, OR, XOR, NOT liheke) le ts'ebetso e rarahaneng ea lipalo. Bokhoni bona bo etsa hore li-FPGA e be tse loketseng lits'ebetso tse hlokang ts'ebetso ea nako ea 'nete le ho e etsa, ho kenyeletsoa liroboto, ts'ebetso ea litšoantšo, ho nkuoa ha data ka lebelo le holimo, le ho potlakisa mohlala oa AI.

Arduino ke Eng?

Arduino ke sethala se tsebahalang sa elektroniki se bulehileng se fanang ka lisebelisoa le software tse fumanehang habonolo. Lelapa la Arduino la liboto hangata le na le microcontroller e khonang ho bala data ea sensor, ho khanna li-actuator, le ho sebelisana le lisebelisoa tse fapaneng. Bonolo ba Arduino Integrated Development Environment (IDE) le ho fumaneha ha lilaebrari tse pharalletseng ho etsa hore e be khetho e tsebahalang bakeng sa batho ba ratang ho itlosa bolutu, barupeli, le bahlahisi ba batlang ho tšoaea merero ea elektroniki ka potlako.

Liboto tsa Arduino li na le lithapo tsa ho kenya / ho tsoa (I / O), tse ka sebelisoang ho laola lisebelisoa tse fapaneng tse kang li-LED, li-motor le li-sensor. Se khethollang Arduino ke ho fumaneha ha eona-batho ba se nang motheo oa lisebelisoa tsa elektroniki ba ka etsa li-prototype tse sebetsang kapele.

Hobaneng o Kopanya FPGA le Arduino?

Le hoja liboto tsa Arduino li le ntle bakeng sa prototyping e potlakileng le mesebetsi ea motheo ea ho laola, ka linako tse ling li ka oela ho latela ts'ebetso, haholo-holo ha li sebetsana le lintlha tse potlakileng kapa li etsa lipalo tse rarahaneng. Mona ke moo li-FPGA li ka fanang ka molemo o moholo.

Ka ho kopanya FPGA le boto ea Arduino, o fumana:

• Bokhoni ba ho sebetsa ka nako ea 'nete bakeng sa mesebetsi e boima joalo ka ts'ebetso ea matshwao a dijithale (DSP).
• Litlhophiso tse ikhethileng tsa Hardware, tse ntlafalitsoeng bakeng sa litlhoko tse ikhethang tsa projeke.
• Ts'ebetso e ts'oanang, e u lumellang ho sebetsana le mesebetsi e mengata ka nako e le 'ngoe ka lebelo le phahameng.

Mokhoa oa ho hokela FPGA ho Arduino

Ho na le mekhoa e 'meli ea mantlha ea ho hokahanya FPGA ho boto ea Arduino:

1. Lithako tsa GPIO: Mokhoa o bonolo oa ho hokahanya FPGA le Arduino ke ka ho sebelisa liphini tsa General Purpose Input/Output (GPIO). Boholo ba liboto tsa Arduino li fana ka lithapo tse 'maloa tsa GPIO tse ka sebelisoang bakeng sa puisano. Hlalosa lithakhisa tse tsamaellanang tsa GPIO libotong tse peli tsa FPGA le Arduino, 'me u li hokele u sebelisa lithapo kapa PCB e tloaelehileng.
2. Li-Shields: Lithebe tsa Arduino ke li-module tse ka kopanngoang le boto ea Arduino ho atolosa bokhoni ba eona. Lithebe tsa FPGA lia fumaneha bakeng sa liboto tsa Arduino, tse fanang ka tharollo ea plug-and-play bakeng sa ho kopanya tse peli. Hangata lithebe tsena li tla le mekhoa ea puisano e seng e loketse ho sebelisoa, e nolofatsang ts'ebetso.

Ho Khetha Boto ea FPGA e nepahetseng

Ha ho tluoa tabeng ea ho khetha boto ea FPGA ho sebetsa le Arduino, ho na le lintlha tse 'maloa tseo u lokelang ho li nahana:

1. sebeletsana: Netefatsa hore boto ea FPGA e lumellana le sethala sa Arduino. Liboto tse ling li etselitsoe ho hokahana le Arduino ka GPIO kapa Arduino Shields.
2. Ho fumaneha ha Mohloli: Ho ipapisitse le morero oa hau, o kanna oa hloka FPGA e nang le lisele tse lekaneng tsa mohopolo, mohopolo, le lilae tsa DSP. Mohlala, mesebetsi e kenyelletsang ho ithuta ka mochini kapa ts'ebetso ea video e tla hloka boto e nang le bokhoni bo holimo.
3. kgokelo ya: Batla liboto tse nang le likhetho tse fapaneng tsa khokahano joalo ka USB, UART, SPI, kapa I2C. Sena se tla thusa puisanong e se nang moeli pakeng tsa FPGA le Arduino, hammoho le lisebelisoa tse ling.
4. Custom PCB Manufacturing: Haeba u nts'etsapele morero o hlokang PCB e tloaelehileng ho kopanya FPGA le Arduino, etsa bonnete ba hore moralo le tlhahiso ea PCB kopana le lintlha tsa projeke ea hau. Litšebeletso tsa boleng bo holimo tsa PCB le PCBA e ka ba senotlolo sa ho kenya tšebetsong FPGA ka katleho tsamaisong ea hau.

Ho Highleap Electronic, re sebetsa ka thata ho etsa li-PCB tsa boleng bo holimo le ho fana ka litšebeletso tsa kopano ea PCB (PCBA) bakeng sa merero ea ntlafatso ea FPGA. Hore na o ntse o etsa prototype kapa o eketsa tlhahiso e felletseng, litharollo tsa rona tsa tloaelo tsa PCB li netefatsa hore sistimi ea hau ea FPGA e sebetsa hantle. Re ts'ehetsa mefuta e mengata e fapaneng ea li-substrates, lipalo tsa layer, le mekhoa ea solder, ho netefatsa hore le meralo e rarahaneng ka ho fetisisa ea FPGA e ka phela hantle.

Mohlala, sehlopha sa rona se ka u thusa ho rala le ho etsa li-PCB tse nang le mekhahlelo e mengata tse ntlafalitsoeng bakeng sa ts'epo ea mats'oao a maqhubu a holimo, e leng bohlokoa bakeng sa merero e kenyelletsang ts'ebetso ea mats'oao a thehiloeng ho FPGA. Ho feta moo, lits'ebeletso tsa rona tsa EMS li netefatsa kopano e potlakileng le e tšepahalang ea likarolo, e fokotsa linako tsa ho etella pele le ho u lumella ho fumana sehlahisoa sa hau se thehiloeng ho FPGA ho rekisoa kapele.

Tataiso ea Mohato ka Mohato oa ho Rala Arduino FPGA

Mohato oa 1: Hlophisa Tikoloho ea Ntlafatso

Ho qala ho hlophisa FPGA ka Arduino, o tlameha ho qala ka ho theha software e hlokahalang le hardware.

1. Kenya Arduino IDE: Khoasolla le ho kenya mofuta oa morao-rao oa Arduino Integrated Development Environment (IDE) ho tsoa webosaeteng ea semmuso ea Arduino. Software ena e tla u lumella ho ngola le ho kenya khoutu ho boto ea Arduino.
2. Kenya FPGA Board Support Package: Ka mor'a ho kenya Arduino IDE, e-ea ho Tools > Boards > Boards Manager, 'me u batle boto ea FPGA eo u tla e sebelisa. Kenya sephutheloana se nepahetseng sa tšehetso ho netefatsa hore Arduino IDE e khona ho buisana le FPGA.
3. Kenya FPGA Design Tools: Li-FPGA li hloka software e khethehileng ho ngola, ho etsisa, le ho kopanya khoutu ea HDL. Lisebelisoa tse kang Xilinx Vivado kapa Intel Quartus li atisa ho sebelisoa bakeng sa morero ona. Khoasolla le ho kenya sesebelisoa se nepahetseng bakeng sa FPGA ea hau.
4. Hokela PC ea hau ho FPGA: Sebelisa thapo ea USB ho hokahanya boto ea FPGA ho PC ea hau. Netefatsa hore komporo e lemoha sesebelisoa mme ho kentsoe li-driver tse hlokahalang.

Mohato oa 2: Etsa moralo oa Hardware

Li-FPGA li hlophisitsoe ho sebelisoa Lipuo tsa Tlhaloso ea Hardware (HDLs) joalo ka VHDL kapa Verilog. Lipuo tsena li sebelisoa ho hlalosa logic ea digital ea FPGA ka mokhoa oa mongolo.

• VHDL (Very High-Speed ​​Integrated Circuit Hardware Description Language): E tsebahala ka ho thaepa ka matla le bokhoni ba ho sebetsana le meralo e rarahaneng.
• Tlhaloso: E sebelisoa haholo indastering, e tsejoang ka mantsoe a bonolo, a tšoanang le puo ea lenaneo la C.

U sebelisa sesebelisoa sa meralo sa FPGA (Vivado kapa Quartus), theha moralo oa Hardware o hlalosang sebopeho se hlakileng sa FPGA. Hlalosa hore na lintho tse kenang le tse hlahisoang li tla sebetsoa joang, 'me u ngole khoutu e hlokahalang ho fihlela tšebetso e lakatsehang.

Mohato oa 3: Ngola le ho Kopanya Khoutu

Hang ha moralo oa hardware oa FPGA o phethiloe, u ka sebelisa Arduino IDE ho ngola software e tla hokahanya le FPGA. Puo ea lenaneo la Arduino (mofuta o nolofalitsoeng oa C++) o tla sebelisoa ho ngola khoutu e buisanang le FPGA.

Ka mor'a ho ngola khoutu, sebelisa moqapi oa IDE o hahelletsoeng ho hlahloba liphoso le ho hlophisa lenaneo.

Hata 4: Kenya Bitstream ho FPGA

FPGA bitstream file, e hlahisoang ka mor'a ho kopanya moralo oa hardware, e hloka ho kenngoa ho chip ea FPGA. Mokhoa oa ho e etsa ke ona:

1. Bula sesebelisoa sa meralo sa FPGA (mohlala, Vivado kapa Quartus).
2. Khetha faele ea bitstream le sepheo sa FPGA.
3. Sebelisa JTAG programmer kapa thapo ea USB ho kenya faele ho FPGA.

Mohato oa 5: Lekola Lenaneo la FPGA

Kamora ho kenya bitstream, o hloka ho lekola lenaneo ho netefatsa hore FPGA e sebetsa joalo ka ha ho lebelletsoe. Hokela li-sensor, li-motor, kapa li-LED ho lithapo tsa FPGA tsa ho kenya / ho tsoa 'me u shebe tlhahiso.

• Netefatsa karabelo ea nako ea 'nete ea sistimi ho maemo a fapaneng a ho kenya.
• Haeba ho hlokahala, lokisa khoutu kapa moralo oa hardware ho lokisa mathata afe kapa afe.

Bakeng sa tlhahlobo e felletseng ea tlhahiso, sebelisa sengoloa sena hammoho le tšehetso ea theko ea likarolo le tlhahiso ea PCB ea mohlala ha u hlahloba litlhoko tsa stackup, kopano, kapa liteko.

fihlela qeto e

Ho kopanya theknoloji ea FPGA le Arduino ho bula mamati a macha bakeng sa merero e tsoetseng pele ea elektroniki, ho kopanya tse ntle ka ho fetesisa tsa lefats'e ka bobeli — boiketlo ba tšebeliso ea Arduino le maemo a bonolo a FPGA a hardware. Leha ho na le liqholotso, melemo e feta litšitiso ho ba ikemiselitseng ho tsetela nako ho tseba theknoloji ea FPGA.

Ka ho latela tataiso ena e qaqileng, joale u na le motheo o tiileng oa ho hlophisa Arduino FPGA, 'me u se u itokiselitse ho hlahloba lits'ebetso tsa eona ts'ebetsong ea nako ea sebele, moralo oa hardware oa tloaelo, le ho feta. Bakeng sa ba batlang ts'ebetso e phahameng, li-PCB tsa tloaelo ho ts'ehetsa merero ea hau ea FPGA, Highleap Electronic e fana ka lits'ebeletso tsa PCB le PCBA tsa pele, ho tloha ho liboto tse ngata ho isa ho tharollo ea HDI, ho netefatsa hore meralo ea hau e fihlela bokhoni ba eona bo felletseng.