Beágyazott rendszerek és programozható logikai eszközök

Rövidítések......Page 6
Felhasznált FPGA eszközök és fejlesztő környezetek......Page 9
Bevezetés......Page 10
1.1. Beágyazott rendszerek definíciója, követelmények, tipikus alkalmazások......Page 11
1.2.3. Bizánci tábornokok problémája (Byzantine generals problem)......Page 14
1.2.4. A Bizánci-probléma......Page 15
1.2.5. Ütemezés......Page 16
1.2.6. Klasszikus ütemezési algoritmusok......Page 19
1.2.7. Task-ok közötti kommunikáció......Page 21
1.2.8. Rendszerhívások (kommunikáció a kernellel)......Page 24
1.3. Valós idejű rendszerek, ütemezés, időzítések......Page 25
1.4. Biztonságkritikus rendszerek......Page 27
1.5.1. I2C busz......Page 29
Adatforgalom a buszon az eszközök között......Page 32
1.5.2. SPI busz......Page 33
1.5.4. Aszinkron soros kommunikáció......Page 35
1.5.5. RS 232......Page 36
1.5.6. RS-422......Page 37
1.5.7. RS 485......Page 38
1.5.8. MODBUS protokoll......Page 39
CRC ellenőrző összeg......Page 40
Kábelek......Page 41
Csatlakozók......Page 42
1.5.10. CAN busz......Page 43
A CAN busz története......Page 44
A CAN általános jellemzői......Page 45
A CANopen általános jellemzése......Page 52
1.5.12. LIN......Page 53
Passzív busz topológia......Page 55
Aktív csillag topológia......Page 56
Hibrid topológiák......Page 57
Kétcsatornás topológiák......Page 58
1.6. Monitorozás, diagnosztika, validáció, mérés......Page 59
1.7. Irodalomjegyzék az 1. fejezethez......Page 61
2.1.1. Xilinx FPGA-k általános felépítése......Page 63
2.1.2. Digilent Inc. Nexys-2 fejlesztőkártya......Page 66
2.1.3. Modellezés: tartományok és absztrakciós szintek......Page 68
2.1.5. Tervezés folyamata (Xilinx design flow)......Page 70
2.2.1 VHDL kialakulásának rövid háttere......Page 73
2.2.2. VHDL alapvető nyelvi konstrukciók......Page 74
Feladat 1/a.......Page 75
Foglalt szavak......Page 76
Számok, szövegelemek......Page 77
Tervezői könyvtárak és csomagok......Page 78
Architektúra deklarációk......Page 79
Feladat 1/b......Page 80
Egész (Integer) típus deklarációk......Page 81
Fizkiai típus deklarációk......Page 82
Altípusok (subtype)......Page 83
Attribútumok......Page 84
2.2.4. Szabványos logikai adat típusok és operátorok, könyvtári csomagok......Page 85
2.2.5. Szabványos IEEE std_logic_1164 csomag és operátorai......Page 86
Léptető (shift), forgató (rotate) operátorok......Page 88
2.2.6. Szabványos IEEE numeric_standard csomag és operátorai......Page 89
Explicit típus konverzió......Page 90
Konstansok......Page 92
Feladat 2/a – konstansok használata......Page 93
Változók (variables)......Page 94
Jelek (signals):......Page 95
Feladat 2/b – Generikusok használata......Page 96
2.2.9. Generáló struktúrák – Generate utasítás......Page 98
Egyidejű jelhozzárendelés......Page 99
Egyidejű feltételes jelhozzárendelés (when-else)......Page 100
Feladat 1......Page 102
Feladat 2......Page 103
Egyidejű kiválasztás alapú jelhozzárendelés (with – select)......Page 104
Feladat 3......Page 106
Feladat 4......Page 107
Folyamat (process)......Page 108
Jelek és változók szemantikai összehasonlítása folyamatok használatával (diszkrét események időbeli modellje)......Page 110
If-else utasítás......Page 112
Feladat 5......Page 114
Feladat 6......Page 115
Várakoztató – (wait) utasítások......Page 116
’Nem kívánt memória’ hatásának kiküszöbölése......Page 117
Case utasítás......Page 119
Feladat 7......Page 121
Feladat 8......Page 122
További gyakorló feladatok......Page 123
2.4.1. Xilinx fejlesztő környezet, mint használt keretrendszer rövid bemutatása......Page 125
Projekt létrehozása, HDL leírások megadása (részletes):......Page 127
2.4.3. Strukturális modell szerinti áramkör felépítése példányosítással......Page 128
Feladat 1:......Page 129
2.4.4. Tervek teszteléséhez tesztpad (test-bench) összeállítása......Page 131
Tesztpad (test-bench) létrehozása:......Page 134
2.4.5. Viselkedési RTL szimuláció Xilinx ISim segítségével......Page 135
2.4.6. Kényszerfeltételek megadása, szintézis és implementáció:......Page 137
További gyakorló feladatok......Page 141
Feladat 1: 4-bites regiszter strukturális áramköri modellje, szimulációval......Page 144
Feladat 2. 2-1 multiplexer strukturális modell szerinti egyidejű értékadással felépítve......Page 151
Feladat 3: 2-1 multiplexer szekvenciális if-else szerkezettel......Page 152
Feladat 4: 2-1 multiplexer szekvenciális if-else szerkezettel, generic használatával......Page 154
Feladat 5: 4-1 multiplexer szekvenciális if-else szerkezettel......Page 155
Feladat 6: 4-1 multiplexer szekvenciális case-when szerkezettel......Page 156
Feladat 7: 4-1 multiplexer egyidejű when-else szerkezettel......Page 157
Rövid áttekintés......Page 158
Szekvenciális hálózatok felépítése......Page 159
D-tárolók és regiszterek......Page 160
a.) Feladat: élvezérelt D-tároló aszinkron reset és engedélyező jel néljül......Page 161
b.) Feladat: élvezérelt D-tároló aszinkron reset jellel, de engedélyező jel néljül......Page 162
c.) Feladat: élvezérelt D-tároló aszinkron reset és szinkron engedélyező jellel......Page 163
Regiszterek......Page 165
Feldadat 1: Hagyományos N-bites párhuzamos betöltésű, és kiolvasású regiszter......Page 166
Feladat 2: Hagyományos N-bites léptető (shift) regiszter, soros betöltéssel és kiolvasással......Page 167
Feladat 3: Univerzális N-bites léptető (Barrel-shift) regiszter, párhuzamos/soros betöltéssel és kiolvasással......Page 169
Regiszter tömbök......Page 170
Szekvenciális hálózatok klasszikus Mealy, Moore modelljei......Page 172
FSM működésének szemléletes ábrázolási formái Mealy, Moore modellekre......Page 173
Feladat 1: Hagyományos N-bites bináris számláló és szimulációja......Page 180
Feladat 2: Hagyományos N-bites bináris számláló működtetése osztott órajel használatával, szimulációval, implementációval......Page 185
Feladat 3: Univerzális N-bites bináris számláló......Page 191
Feladat 4: Modulo-m N-bites bináris számláló......Page 193
Feladat 5: Felfutó-élt detektáló áramkör Mealy esetben......Page 195
Feladat 6: Felfutó-élt detektáló áramkör Moore esetben......Page 198
Feladat 7: Felfutó-élt detektáló áramkör megvalósítása egyszerű kapu-szintű strukturális VHDL leírással......Page 201
VGA szabvány......Page 203
CRT monitor működése......Page 204
VGA szinkronizáció......Page 205
Horizontális szinkronizáció......Page 206
Vertikális szinkronizáció......Page 208
VGA időzítő-szinkronizáló VHDL implementációja......Page 209
VGA időzítő-szinkronizáló szimulációja......Page 212
Teljes VGA-vezérlő implementációja......Page 215
Teljes VGA vezérlő szimulációja......Page 217
További önálló feladat:......Page 221
2.9.1. MicroBlaze – beágyazott szoft-processzor mag......Page 223
2.9.2 MicroBlaze maghoz kapcsolódó buszrendszerek......Page 225
2.9.3. Beágyazott alaprendszer összeállítása Xilinx XPS-ben......Page 226
MHS: MicroBlaze Hardver leíró állomány......Page 235
MHS leíró fájl főbb komponensei a következőek:......Page 241
MSS: MicroBlaze Szoftver (Driver) leíró állomány......Page 242
MSS driver/szoftver leíró fájl főbb komponensei a következőek:......Page 244
Hardver implementálása és generálása......Page 245
Alkalmazói szoftver implementálása és fordítása......Page 246
2.10. Beágyazott tesztalkalmazás (TestMemory) letöltése és tesztelése az FPGA kártyán......Page 248
Irodalomjegyzék a 2. fejezethez......Page 250