Vortragsprogramm/2011/Aufbau und Nutzung von FPGAs

Zeit und Ort

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• Donnerstag, 02.06.2011 19:00 Uhr Vortrag: Einstieg in die FPGA-Technologie
• Donnerstag, 09.06.2011 19:00 Uhr Workshop Teil 1
• Donnerstag, 23.06.2011 18:00 Uhr Workshop Teil 2
• (Donnerstag, 30.06.2011 18:00 Uhr Workshop Teil 3 bei Bedarf)

wer hält den Vortrag?

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Sauron und Peter

Thema

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Ein Field Programmable Gate Array (kurz: FPGA) ist ein Integrierter Schaltkreis (IC) der Digitaltechnik, in den eine logische Schaltung programmiert werden kann. Die englische Bezeichnung kann übersetzt werden als: im (Anwendungs-)Feld programmierbare Anordnung von (Logik-)Gattern. Im Gegensatz zur CPU werden hier keine Befehle (Programm) nacheinander abgearbeitet, sondern in dem FPGA werden Grundschaltungen der Digitaltechnik mit konfigurierbarer Logik nachgebildet. FPGA's verarbeiten spielend hunderte von MB pro Sekunde und sind dabei noch voll echtzeitfähig.

Vortrag

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Wir werden erklären, wie FPGA's aufgebaut sind, wie und wo sie eingesetzt werden. Wir werden klären, wofür FPGA's geeignet sind und wofür nicht. Dazu beleuchten wir das Innenleben des FPGA's und verdeutlichen, was die einzelnen Komponenten machen. FPGA's arbeiten massiv parallel, was eine andere Denkweise als bei den Mikrokontrollern nötig macht. Wir erarbeiten den nötigen Designflow und das grundlegende Konzept der Programmierung an einfachen Beispielen. Das Thema "Taktung" ist nicht ganz trivial. Es warten böse Effekte wie "Glitches" und "Skew" auf den Entwickler. Was es mit diesen Begriffen auf sich hat, wird ebenfalls erklärt. FPGA's haben keine feste Taktfrequenz, sondern die Maximalfrequenz hängt sehr stark von der Programmierung ab. Warum das so ist und wie man eine hohe Taktfrequenz erreicht, erklären wir natürlich auch. Abgerundet wird der Vortrag mit Hinweisen zum Layout und zur Spannungsversorgung. Aufgrund der Komplexität des Themas werden wir die Programmiersprachen VHDL und Verilog nur insoweit ansprechen, wie sie zum Verständnis der Funktion nötig sind.

Workshop

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Ziel des Workshop ist es, eigenständig einfache Programme erstellen zu können. Wir werden gemeinsam ein Programm erarbeiten, dass aus einem Dev-Board eine Stoppuhr macht. Wenn du ein eigenes Dev-Board hast, kannst du es gerne Mitbringen. Vielleicht ist das ja auch ein Grund für dich, dir ein Dev-Board zuzulegen. Wir empfehlen: http://shop.trenz-electronic.de/catalog/product_info.php?products_id=569. (Allerdings brauchst du dann noch einen USBProgrammer, wenn du keinen Parallelport hast)

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Democode

Blinkende Leuchtdiode: Aufbau_und_Nutzung_von_FPGAs/blink

Ansteuerung des Displays: Aufbau_und_Nutzung_von_FPGAs/display

Ausgabe 1234 auf dem Display Aufbau_und_Nutzung_von_FPGAs/1234

Die Stoppuhr: Aufbau_und_Nutzung_von_FPGAs/stoppuhr

Modul zum Tasten entprellen: Aufbau_und_Nutzung_von_FPGAs/entprellen

UCF: Aufbau_und_Nutzung_von_FPGAs/ucf

Nützliches zum Thema Verilog:

• http://www.asic-world.com/verilog/index.html
• http://www.mikrocontroller.net/articles/Verilog