Рубрика «Verilog»

Год 2017 стал годом больших изменений в зарождающейся экосистеме российской микроэлектроники. Эти изменения заметило даже ранее безразличное к российскому железу общество. Российский чип ELISE для умных камер от ЭЛВИС-НеоТек вышел на удобной плате для разработчиков. Эту плату показали по Первому каналу российского телевидения. C российским процессором Байкалом-Т теперь может поработать любой программист через доступ к серверам удаленной лаборатории, которую байкаловцы создали вместе с МГУ. Российские процессоры от НИИСИ стали использовать для телекоммуникационного оборудования.

Для перехода от единичных успехов к развитой экосистеме необходимо подкрутить образование. В сентябре в Томске прошло совещание, на котором преподаватели и инженеры из Москвы, Сибири, Поволжья, Калифорнии и других мест обменялись опытом в преподавании микроэлектроники. Одновременно там же прошел учебный семинар по SystemVerilog, VHDL, FPGA, CPU IP, на который пришли не только россияне, но и студенты из Китая и Вьетнама, среди которых быстро распостранилась информация, что рядом учат чему-то полезному для их карьеры. Под катом — отчет об этом и сопутствующих событиях. Действующие лица: томские и новосибирские университеты, московские МГУ, МФТИ и МИЭТ, новосибирские лицеи, российская компания МЦСТ, американские MIPS, AMD и National Instruments, британская Imagination и казахский Назарбаевский Университет.

Суровая сибирская и казахстанская микроэлектроника 2017 года: Verilog, ASIC и FPGA в Томске, Новосибирске и Астане - 1
Читать полностью »

Жили были, не, не так… Однажды рано утром, придя в очередной раз на работу, я узнал, что у нас в серверной всего один ввод электропитания и он может отгорать. Целый день было нечего делать, и я решил написать статью на Хабр. Статья ориентирована на начинающих и праздно интересующихся.

Технология КМОП достигла такого уровня, что современные микросхемы представляют собой огромные и очень сложные структуры и системы, собранные из систем. В то же время, стоимость запуска в производство растет экспоненциально с уменьшением технологических норм. Поэтому, при разработке, требуется моделировать и верифицировать все в максимально возможном объеме. Идеальный случай, который даже иногда реализуется на практике, когда микросхема заработала с первого запуска.

Так как мы живем в аналоговом мире, то даже цифровая микросхема должна уметь с этим миром общаться. Цифровые микросхемы содержат на кристалле десятки больших аналоговых блоков, таких как АЦП, ЦАП, ФАПЧ, блоки вторичного питания и т.д. Исключением из этого правила, вероятно, являются только большие процессоры, типа Core i и т.п., где все это хозяйство вынесено в чипсет.

Читать полностью »

Недавно вышло еще одно печатное издание книжки Харрис & Харрис на русском языке. Это широкоохватывающий ликбез про то, как проектируют микросхемы в компаниях типа Apple и Intel (методология проектирования на уровне регистровых передач с использованием языков описания аппаратуры). До этого печатного издания вышло бесплатное электронное издание этой же книжки, которое стало вирусным — его скачивания дважды завалили британский сайт Imagination Technologies, а посты о книжке на Хабре и Гиктаймс собрали более 300,000 просмотров (1, 2, 3, 4, 5 ). История перевода книжки на русский тоже довольно поучительна — он начался как общественный проект группы энтузиастов: преподавателей российских и украинских университетов, а также русских сотрудников компаний как в Silicon Valley (MIPS, AMD, Synopsys, Apple, NVidia ...) так и в России (НИИСИ, МЦСТ, Модуль ...). Когда вышло первое печатное издание на русском языке, его тоже довольно быстро раскупили и пожаловались, что оно черно-белое. Поэтому следующий принт был цветной, улучшенного качества.

Теперь возникает вопрос: ну хорошо, вы приобрели или скачали бесплатно книжку, поняли основы цифровой схемотехники, языков описания аппаратуры Verilog и VHDL, приобрели вкус писания на ассемблере и разобрались с организацией простейшего конвейерного микропроцессора, а также как все это стыкуется с периферийными устройствами и встроенным программированием. Что делать дальше?

Следущие шаги в черной магии процессоростроения после того, как вы освоили Харрис & Харрис - 1

На снимке — Татьяна Волкова, сотрудница образовательных программ компании Samsung в Московском Физико-Техническом Институте
Читать полностью »

KDPV
Перевод коллективной статьи Practical experiences based on MIPSfpga, не так давно представленной Сарой Харрис на симпозиуме в Торонто. Приводится подробное описание MIPSfpga 2.0, релиз которой состоялся 3 июля 2017 года. Основное, на мой взгляд, отличие по сравнению с версией 1.3: пакет лабораторных работ расширен набором, ориентированным на внутреннюю работу процессора. Так что, если вы хотите узнать, как работает современное ядро, то MIPSfpga 2.0 — это ваш выбор для качественного самообразования. Крайне полезной данная статья будет для преподавателей ВУЗов — подробно и с примерами рассматривается вопрос интеграции MIPSfpga 2.0 в учебный процесс, включая ее соответствие Методическим рекомендациям IEEE/ACM для программ бакалавриата в области вычислительной техники.

Читать полностью »

Исследование асинхронной схемы в ModelSim - 1

Прочитал статью FPGA/Асинхронный дешифратор от ajrec.

Я сперва прочитал и ничего не понял, а потом прочитал еще раз и опять ничего не понял. На самом деле я прочитал уже все статьи ajrec про асинхронные схемы и должен констатировать, что мало понимаю, что это вообще такое (хотя считаю, что опыт проектирования в FPGA у меня есть).

В комментариях к статьям автор в основном получает минусы, народ посмеивается и кажется так же не понимает, как и я.

Честно говоря, я всегда с любопытством смотрю на проекты, которые «не такие, как все». Я считаю, что только такие проекты имеют шанс либо глубоко провалиться, либо высоко взлететь. Если делаешь что-то так же, как и сотни других разработчиков, то идешь проторенной дорогой, здесь легко и комфортно. Сделать шаг в сторону и пойти своей тропой могут далеко не все.

Я попробовал разобраться в проекте асинхронного дешифратора и по крайней мере сделать временную симуляцию кода в ModelSim. Далее о том, что из этого получилось.Читать полностью »

КДПВ

Предоставленная Imagination Technologies документация на MIPSfpga очень хорошо и подробно описывает развертывание Linux. Но используемая при этом система на кристалле построена с помощью Xilinx-специфических периферийных модулей. Потому ее повторение на отладочной плате с ПЛИС Altera в исходном виде представляется невозможным. Решением является система на кристалле MIPSfpga-plus с ее платформонезависимой периферией. О том, как запустить на ней Linux, читайте в этой статье.

Читать полностью »

КДПВ

Есть несколько событий и тем, которыми хотелось бы поделиться с сообществом. По-хорошему, по каждой можно писать отдельную статью, но общий дефицит времени заставляет немного схалтурить. Наши сегодняшние темы:

  • релиз MIPSfpga 2.0;
  • процессор schoolMIPS и Летняя школа юных программистов в Новосибирске;
  • школа-семинар по цифровому дизайну и компьютерной архитектуре в Томске;
  • запуск ванильного ядра Linux на MIPSfpga-plus;
  • поддержка АЦП Altera MAX10 в MIPSfpga-plus;
  • логотип MIPSfpga-plus.

Если тематика MIPSfpga-plus вам не безразлична, то в конце есть небольшой опрос на тему чего мне писать (или не писать) следующую статью. Ваш выбор поможет мне сориентироваться и расставить приоритеты. Welcome!

Читать полностью »

В первой части я описал на примере cmoda7 как портировать MIPSfpga (Портирование MIPSfpga на другие платы и интеграция периферии в систему. Часть 1) на FPGA платы отличные от уже портированых среди которых такие популярные как: basys3, nexys4, nexys4_ddr фирмы Xilinx, а так же de0, de0_cv, de0_nano, de1, DE1, de10_lite, de2_115, DE2-115 фирмы Altera(Intel), во второй части как интегрировать клавиатуру Pmod KYPD (Портирование MIPSfpga на другие платы и интеграция периферии в систему. Часть 2).

В этой части добавим к MIPSfpga-plus встроенный АЦП, и популярный LCD от Nokia 5100.
С предыдущих частей можно сделать вывод, что интеграция периферии в MIPSFPGA состоит из пять основных этапов:

  • Добавление модуля интерфейса общения с периферией (i2c, spi, и т.д.).
  • Соединение входных/выходных портов модуля с шиной AHB-Lite.
  • Присваивание адресов сигналов подключаемого устройства.
  • Добавление констрейнов на физические контакты платы.
  • Написание программы для MIPS процессора.

Подключение встроенного в cmoda7 АЦП


Портирование MIPSfpga на другие платы и интеграция периферии в систему. Часть 3 - 1
Как я уже говорил плата cmodA7 имеет встроенный АЦП, pin 15 и 16 используются в качестве аналоговых входов модуля FPGA. Диапазон работы встроенного АЦП от 0-1V, поэтому используется внешняя схема для увеличения входного напряжения до 3.3V.
Портирование MIPSfpga на другие платы и интеграция периферии в систему. Часть 3 - 2

Эта схема позволяет модулю XACD точно измерить любое напряжение от 0 В и 3,3 В (по отношению к GND). Чтобы работать с АЦП в Vivado существует блок IP (интеллектуальной собственности) Xilinx, с помощью которого можно будет просто его интегрировать в нашу систему MIPSfpga.
Читать полностью »

MIPSfpga микропроцессор MIPS32 microAptiv описаный на языке Verilog для образовательных целей фирмы Imagination, который имеет кэш-память и блок управления памятью. Код процессора доступен пользователю (инструкция по скачиванию) и может использоваться для моделирования и реализации процессора на FPGA плате.

Данная статья является продолжением статьи о том как портировать MIPSfpga-plus на другие платы, и в ней будет описано как интегрировать периферию в систему MIPSfpga:
Портирование MIPSfpga на другие платы и интеграция периферии в систему. Часть 2 - 1

Так же о том как начать работать с MIPSfpga написано в статье:
habrahabr.ru/post/275215

Процессор использует интерфейс памяти для связи с периферийными устройствами. То есть, это означает что данные записываются и считываются с подключенной периферии так же, как и с блока памяти RAM. Интеграция периферии в процессор осуществляется подключением к шине AHB-Lite(подробная документация). Подробней попробуем разобраться в процессе подключения.

Для начала нужно иметь понятие как будут проходить сигналы по шине AHB-Lite:
Портирование MIPSfpga на другие платы и интеграция периферии в систему. Часть 2 - 2

Видно, что процесс считывания данных с периферии осуществляется по сигналу HRDATA, передача данных производится по HWRITE с активным высоким уровнем на сигнале разрешения записи, выбор GPIO осуществляется выбором адреса на HADDR.
Читать полностью »

MIPSfpga представляет собой предназначенный для образовательных целей микропроцессор MIPS32 microAptiv фирмы Imagination, который имеет кэш-память и блок управления памятью. Код процессора на языке Verilog доступен пользователю и может использоваться для моделирования и реализации процессора на FPGA плате.

В даной статье будет описано на примере Digilent cmodA7 как портировать процессор MIPSfpga-plus на другие платы.

Портирование MIPSfpga на другие платы и интеграция периферии в систему. Часть 1 - 1

На сегодняшний день MIPSFPGA портирован на популярные платы таких фирм как ALTERA и Xilinx, среди них Basys 3, Nexys4 ddr, и другие (полный список находится на github). Такие платы наиболее популярны среди разработчиков на FPGA. Цена на такие платы довольно не маленькая, да и загружаются программы в ядро MIPSfpga с использованием интерфейса EJTAG и адаптера Bus Blaster ценой около 50$. Адаптер Bus Blaster получает команды по высокоскоростному кабелю USB 2.0 и преобразует их в последовательный протокол EJTAG, это позволяет загружать программы в ядро MIPSfpga и управлять отладкой программ, которые на нем выполняются. Проблема с относительно дорогим Bus Blaster была решена введением в систему MIPSfpga ряда улучшений. Улучшеный вариант системи MIPSfpga, названый MIPSfpga-plus включает в себя такие новые функции:

— Возможность загрузки программного обеспечения с использованием USB-to-UART коннектора ценой в $ 5 FTDI вместо $ 50 Bus Blaster, который иногда не так уж и легко достать.

— Возможность изменять тактовую частоту на лету с 50 или 25 МГц до 1 Гц (один цикл в секунду) для наблюдения за работой процессора в режиме реального времени, включая промахи в кэш-памяти и перенаправления конвеера.

— Пример интеграции датчика освещенности с протоколом SPI.

— Небольшая последовательность инициализации программного обеспечения, которая вписывается в 1 КБ вместо 32 КБ памяти, что позволяет переносить MIPSfpga на более широкий выбор плат FPGA без использования внешней памяти. Реализация UART описана в статье: MIPSfpga и UART.
Читать полностью »