Beágyazott rendszerek és programozható logikai eszközök

Description

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