Гетто програмчлагдах логик (CPLD) хөгжлийн систем: 13 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:06

Сүүлийн хэдэн сарын турш би AVR процессоруудад зориулсан Ghetto Development System -ийг үзэж байна. Үнэн хэрэгтээ, бараг тэг долларын хэрэгсэл нь маш сонирхолтой бөгөөд ашигтай байсан тул энэ ойлголтыг FPGA/CPLD -ийн хөгжүүлэлтэд хамруулах боломжтой байсан юм болов уу гэж надад эргэлзээ төрүүлэв. (FPGA: Field Programmable Gate Array. CPLD: Complex Programmable Logic Device.) Тиймээс би вэб дээр жаахан ухаж байгаад Atmel CPLD -ийг хөгжүүлэх системийг гаргаж ирэв. Altera төхөөрөмжүүдтэй харьцуулах нь тэдний холболтыг ижилхэн харуулдаг (доорх нарийвчилсан хязгаарлалтын хүрээнд), тиймээс тэд бас ажиллах болно. Миний танилцуулах хөгжүүлэлтийн самбар болон интерфэйсийн кабелийг бүтээж, хэрэгслүүдийг татаж авснаар та CPLD програмыг өөрөө хөгжүүлэх боломжтой болно. Дараахь хязгаарлалт, хязгаарлалтыг анхаарч үзээрэй. Би чадвар, энгийн байдлыг тэнцвэржүүлэхийг хичээсэн бөгөөд ингэснээр та зөвхөн 5V төхөөрөмжөөс дуртай зүйлээ сурч чадна. Нэмэлт хүчдэлийг (3.3V, 2.5V, 1.8V нэг гэр бүлийн Atmel төхөөрөмжүүд дэмждэг) хамрах системийг өргөтгөх нь тийм ч хэцүү биш боловч энэ нь хөгжлийн самбар болон програмчлалын кабелийг хоёуланг нь хүндрүүлдэг. Одоохондоо үүнийг алгасъя. Та самбар дээр 5V тэжээл өгөх ёстойг анхаарна уу. Зөвхөн 44 зүү PLCC. Тодруулбал, би Atmel ATF1504AS програмчлагдсан. Ghetto CPLD -ийн үзэл баримтлалыг бусад Atmel төхөөрөмжүүдэд хялбархан өргөтгөх боломжтой боловч энэ төхөөрөмж нь үнэ, ашиглахад хялбар, чадварын хооронд сайн тохиролцсон юм шиг санагдсан. Энэхүү үзэл баримтлал нь Altera, Xilinx, Actel гэх мэт бусад төхөөрөмжүүдэд ч хамаатай байх ёстой. Үнэндээ Max7000 гэр бүлийн EPM7032 ба EPM7064 нь 44 зүү PLCC хувилбарыг ашиглаж байх үед нэг үүрэнд ажиллах болно. Одоогийн байдлаар би зөвхөн Atmel програмчлалын кабелийг ашигласан боловч Altera Byte-Blaster нь Atmel програм хангамжаар дэмжигдсэн бөгөөд сайн ажиллах ёстой. Энэ нь үнэндээ Atmel кабелаас арай энгийн загвар юм. (Би Atmel хувилбарыг бүтээсэн бөгөөд энэ нь ажилладаг, тиймээс би Altera хувилбарыг туршиж үзээгүй.) SparkFun нь Altera кабелийн 15 долларын хувилбарыг санал болгодог. Энэ нь Atmel болон Altera -д хоёуланд нь туслах тул би үүнийг санал болгож байна. Хэрэв та Altera хэсгүүдтэй хамт хөгжих гэж байгаа бол Altera програм хангамжийг бас авахыг хүсэх болно. Би үүнийг туршиж үзээгүй боловч энэ нь ажиллахгүй байна гэж бодох шалтгаан байхгүй. Ghetto CPLD -ийн хөгжлийн систем нь гар утсаар хийгдсэн бөгөөд газардуулгагүй тул хэдхэн мегагерц давтамжтай найдвартай ажиллагааг хүлээх хэрэггүй. Таны миль өөр өөр байж магадгүй гэсэн баталгаа байхгүй ч гэсэн! Мэдээжийн хэрэг, хэрэв та газрын гадаргуутай прототипийн тоног төхөөрөмж хийвэл таны CPLD нь илүү өндөр хурдтай ажиллах болно. Гетто хөгжлийн системд хурдан суулгана гэж бүү бодоорой.

Алхам 1: Хэсэг захиалах

Танд 44 зүүтэй plcc залгуур, зарим салгах таг, зарим програмчлаагүй CPLDs, талхны холболтын залгуур, татах эсэргүүцэл, магадгүй үүнийг бүтээхэд зарим самбар хэрэгтэй болно. Хэрэв танд хогны хайрцганд ийм зүйл байгаа бол та хэдэн доллар хэмнэх боломжтой болно. Та тав тухтай байлгах үүднээс Digikey Part Numbers: CONN PLCC SOCKET 44POS TIN PN: 1-822473-4-ND SOCKET IC OPEN FRAME 14POS.3 "PN: 3M5462-ND Qty: 2SOCKET IC OPEN FRAME 18POS.3 "PN: 3M5464-ND Qty: 2CAP ELECT 10UF 50V SU BI-POLAR PN: P1280-ND Qty: 1, C1CAP CER.10UF 50V 20% DISC RAD PN: 478 -4275-1-ND Qty: 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 Цөөн хэдэн хэсэг нь хамгийн бага хэмжээтэй байж болох ч маш хямд байх ёстой. эдгээр нь бас. Digikey нь төлбөр төлөхөөс зайлсхийхийн тулд хамгийн багадаа 25 доллартай байдаг гэдгийг санаарай, та зүгээр л зугаацуулахын тулд хэд хэдэн програмчлаагүй CPLD эсвэл AVR процессор эсвэл хоёр авахыг хүсч магадгүй юм. SparkFun -аас Altera програмчлалын кабель худалдаж авахыг зөвлөж байна. Энд хэсгийн дугаарууд байна. Кабель болон холбогчийг бас аваарай. (Үгүй бол, хэрэв та өөрөө барьж байгаа бол кабелийн эд ангиудыг Digikey-аас захиалаарай.) Altera FPGA-тэй нийцтэй програмист PN: PGM-087052x5 Pin IDC тууз кабель PN: PRT-085352x5 зүү ороосон толгой PN: PRT-08506

Алхам 2: Програм хангамжийг суулгаж, суулгана уу

Би одоогоор Atmel Prochip Designer 5.0 хэрэгслийн сүлжээг ашиглаж байна. Энэ хэрэгсэл нь Atmel -д бүртгүүлж, тэдний албан ёсны хүсэлтийн маягтыг бөглөхийг шаарддаг. Би тэдэнд дизайны инженер мэргэжилтэй, одоогоор ажилгүй байгаа бөгөөд тэдний үндсэн зорилго бол тэдний төхөөрөмжүүд болон VHDL (бүгд үнэн, BTW) -ийг сурах явдал гэж хэлсэн. Тэд лицензийн хүсэлтийг зөвшөөрсөн. Лиценз нь зөвхөн 6 сарын хугацаатай сайн байх явдал юм. Хугацаа дуусах хүртэл олон нийтийн домэйны хэрэгслийн сүлжээг олох болно гэж найдаж байна. Altera нь бас шалгаж болох багаж хэрэгслийн сүлжээтэй. Аливаа саналыг үнэлэх болно. Сүүлийн алхам дахь тайлбар, холбоосыг үзнэ үү Atmel Prochip Designer 5.0 энд байна. Хэрэв та үүнийг олж авбал Service Pack 1 -ийг заавал аваарай.

Алхам 3: Програмчлалын кабель хийх

Энд хамгийн хялбар арга бол Altera Byte-Blaster-ийг Sparkfun-аас худалдаж авах явдал юм (1-р алхамыг үзнэ үү). Хэрэв 15 доллар нь таны зарцуулахаас илүү их мөнгө байгаа бол та SparkFun Altera кабелийн схемийг ашиглах эсвэл Atmel кабелийн схемийг зурж зурах аргыг ашиглаж болно. (Хэрэв кабелийг зурж бүтээх сонирхол их байгаа бол би хэдэн санал хэлж чадна, гэхдээ Sparkfun хэрэгсэл надад зөв хариулт шиг санагдаж байна.)

Алхам 4: Программистын өлгий болгох

Atmel програмистыг үзээрэй. Энэ нь маш уян хатан бөгөөд хэрэв танд мөнгө байгаа бөгөөд CPLD -ийг хөгжүүлэхээр төлөвлөж байгаа бол маш сайн сонголт болно. Альтера үүнтэй төстэй зүйлийг санал болгодог гэдэгт би итгэдэг. Гэхдээ би хямдхан арга замаар явсан - энэ бол энэ юм! Зураг дээр миний барьсан өлгийн урд болон хойд талын зураг харагдаж байна. Талхны хавтангийн холбогч болгон ашигладаг DIP залгуурыг анхаарна уу. Холбогч бүрийн нэг талын бүх тээглүүрийг газардуулгатай холбосон; нөгөө талын тээглүүрүүд нь CPLD дээрх дохионы голтой холбогддог. Би бас хэд хэдэн цахилгаан холболтыг оруулсан; эдгээрийг тохирох газар нь тавь. Диаграммууд нь нэг төрлийн зургийн схемүүд юм; зөвхөн нэмэлт тэжээлийн холболтыг харуулаагүй болно. Эдгээрийн талаархи санааг зургуудаас үзнэ үү.

Алхам 5: Өлгий босгох - 1 -р хэсэг

Суурийг хүссэн газарт нь залгаж өлгий барьж эхлээрэй. Нэг эсвэл хоёр хоосон эгнээ үлдээгээрэй, ингэснээр тагийг салгах зай байх болно. Энэ нь CPLD дохионы зүүтэй холбоход хялбар болгодог. Таны ашиглаж буй хавтангийн төрлөөс хамааран залгуурыг жаахан гагнуур эсвэл эпокси ашиглан бэхлээрэй. JTAG холбогч болон тэжээлийн холбогч дээр нэмэлт хэсгийг (CPLD залгуурын 1 -р зүү дээр) байрлуулахыг зөвшөөрнө үү. Миний барьсан зургуудыг үзнэ үү. Газардуулгын автобусны залгуурын гадна талын нүцгэн утсыг (ойролцоогоор 20 хэмжүүр) чиглүүл. Цахилгаан автобусыг мөн чиглүүл. (Зураг дээрх улаан утас.) Зааварчилгаа авахын тулд зургуудыг үзнэ үү, гэхдээ таны самбар арай өөр байх болно, энэ нь зүгээр юм. Залгуурын гадна талын тээглүүрийг газрын автобусанд гагнана уу. Энэ нь автобусны утсыг бэхлэхэд тусална.

Алхам 6: Өлгий босгох - 2 -р хэсэг

Салгах тагийг суурилуулж, CPLD залгуурын хоёр тал дээрх газардуулгатай холбоно. Дотоод эгнээнд хүрэхийн тулд утсыг гаднах эгнээгээр дээш, дээш чиглүүлэхийг санал болгож байна. Зөв зүү авахын тулд зүү дугаарын диаграмыг үзнэ үү - CPLD залгуурын зүү нь тодорхойгүй байна. Утас дамжуулсан аливаа тээглүүртэй холбогдох боломжийг олгох хангалттай зай үлдээгээрэй. Бөглөөний холболтыг хийсний дараа цахилгаан болон газардуулгын автобусыг холбоно уу. Диаграм дээрх бүх улаан тээглүүр нь Vcc бөгөөд холбогдсон байх ёстой. Хар тээглүүр нь газардсан бөгөөд тэдгээрийг бас холбох ёстой. Дахин хэлэхэд үүнийг агаарт чиглүүлэх нь сайн арга юм. Санаа авахын тулд зургуудыг үзээрэй.

Алхам 7: Өлгий босгох - Дүгнэлт

JTAG холболтыг зөв зүү рүү чиглүүлнэ үү. Холбогч зөв чиглэсэн эсэхийг шалгахын тулд програмчлалын кабелийг үзээрэй. TDO зүү дээр татахыг бүү мартаарай. Энэ нь зөвхөн зурган дээр харагдаж байгаа бөгөөд TDO зүү ба Vcc хоёрын хооронд байна. Сүүлчийн алхам бол CPLD -ийн оролт/залгуур бүрийг залгуур дээрх зүү рүү холбох явдал юм. Холболтын диаграм дээрх тоонуудыг ашиглана уу. Үүнд хамгийн удаан хугацаа шаардагдана! Хэрэв та миний дугаарлах схемийг дагаж мөрдвөл хэлхээг холбохдоо Top View диаграмыг гарын авлага болгон ашиглаж болно. Та үнэхээр эдгээр бүх зүйлийг холбох шаардлагагүй бөгөөд таны зохион бүтээсэн хэлхээнд шаардлагатай болтол хүлээх хэрэгтэй болно. Ажлаа сайтар шалгаж үзээрэй. Цахилгаан ба газардуулга богиносохгүй байгаа эсэхийг шалгаарай!

Алхам 8: Blinkenlights хийх (TTL хувилбар)

Мэдээжийн хэрэг та хэлхээнийхээ ажиллагааг харахыг хүсч байна. Тиймээс та анивчих гэрэл хэрэгтэй болно (The Real Elliot -ийн алдаршуулсан). Цорын ганц зүйл бол CPLD -үүдэд AVR процессортой төстэй гаралт байхгүй байна. 10м -ийн хүчдэлтэй LED, 1KOhm цуврал резистор ашиглана уу. Эдгээр нь CPLD гаралтыг дарамтлахгүйгээр танд тодорхой гаралтын дохио өгөх болно.

Алхам 9: Шилжүүлэгч хийх

Таны хэлхээний өдөөлтийг өгөхийн тулд танд зарим унтраалга хэрэгтэй болно. Энд танд зарим сонголтууд байгаа боловч шаардлага нь AVR процессороос өөр юм. CPLD гаралтууд нь татан авалтгүй бөгөөд програм хангамж дээр дебют хийх нь тийм ч хялбар биш юм. (Энэ нь боломжтой, гэхдээ таны хэлхээнд ашиглахыг хүсч буй нөөцийг авдаг.) Үзүүлсэн DIP унтраалга нь хэд хэдэн унтраалгыг тохиромжтой багцад оруулдаг боловч дээш нь татах шаардлагатай байдаг. Би 1K татах хэрэгсэл ашигласан. Товчлуурыг Atmel-ийн демо самбар дээр санал болгосон хэлхээг ашиглан хийж болно. Схемүүд нь 36 -р хуудсан дээр байгаа бөгөөд өөр нэг сонголт бол AVR процессорыг залгаж өдөөлт өгөх, тэр ч байтугай хариултыг шалгах явдал юм. Гэхдээ энэ бол оюутанд үлдээсэн дасгал юм.

Алхам 10: Анхны хэлхээгээ үүсгэнэ үү

Энэ үед та програм хангамжийг олж, суулгасан байх ёстой. Анхны энгийн CPLD хэлхээг бий болгохын тулд нарийвчилсан, нарийвчилсан зааврыг дагана уу (хоёр оролт ба хаалга; тийм ч хялбар биш). Зөв төхөөрөмжийг (44 Pin PLCC, 5V, 1504AS [дэлгэрэнгүй мэдээлэл]) сонгож, боломжтой I/O зүү дугаарыг сонгоно уу (би оролт болгон 14, 16 -г ашигласан; 28 -ийг гаралт болгон ашигласан). Эдгээр мэдээлэл нь хичээлээс арай өөр боловч танд ямар ч асуудал үүсгэхгүй.

Алхам 11: Анхны CPLD -ийг програмчлах

Програмчлалын кабелийг компьютер дээрх зэрэгцээ порт руу холбож, Программистын ороомог руу холбож, 5 вольтын тэжээлийн холбогч руу залгаж, анхны CPLD -ийг програмчлах зааврыг дагана уу. Кабелийн зөв хувилбарыг сонгоно уу. Altera Byte-Blaster бол сонголтуудын нэг гэдгийг анхаарна уу.

Алхам 12: Програмчлагдсан хэсгийг туршиж үзээрэй

Програмчлалын кабелийг холбогчоос салга. Шилжүүлэгч ба анивчсан гэрлийг зөв зүү рүү залгаж, тэжээлээ асаагаад туршиж үзээрэй. Та энгийн хэлхээнээс эхэлж байгаа тул тест хийх нь тийм ч хэцүү биш юм. Хэрэв энэ нь ажиллах юм бол та унтарч, гүйж байна! Дээд талын диаграмм нь унтраалга болон анивчих гэрлийг туршихад холбоход тань туслах болно.

Алхам 13: Төгсгөл ба зарим вэб эх сурвалж

Энэхүү гарын авлагын зорилго нь танд VHDL -ийг хэрхэн ашиглахыг заах биш юм. (Би програмист бүтээсэн шалтгааныхаа төлөө л сурч эхэлж байна, санаж байна уу?) Гэсэн хэдий ч би танд зааж өгөх хэд хэдэн маш хэрэгтэй хичээлүүд, хэрэгтэй эх сурвалжуудыг олсон. Санал хүсэлт болон бусад зөвлөмжийг маш их үнэлдэг. Та мөн Ghetto CPLD Development System -ийг ашиглан Verilog болон бусад CPLD програмчлалын техникийг сурч мэдэх боломжтой гэдгийг анхаарна уу. үнэгүй хэрэгсэл. Надад таалагдсан хичээлүүд энд, энд байгаа боловч та бусад олон зүйлийг олох болно. Эцэст нь (одоогоор) та хэлэлцүүлгийн бүлгийг шалгаж үзэхийг хүсч, зугаацаж, их зүйлийг сурч, мэддэг зүйлээ хуваалцаарай.