UNIVERSIDADE ESTADUAL DE FEIRA DE SANTANA DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA – DETEC TEC501 - ELETRÔNIC ELETRÔNICA A PARA PROCESSAMENTO DIGITAL DIGITAL DE SINAIS
FPGA FP GA - AP APLI LICA CAÇÕ ÇÕES ES POR: ANDERSON GUEDES, BIANCA SANTANA, FELIPE PINHEIRO
Anderson Guedes • Engenharia de Computação • Representação e Acompanhamento de
Propriedades de Reservatórios de Petróleo •
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Bianca Santana • Objeto de aprendizagem de para produção
de Raios-x •
[email protected]
Felipe Pinheiro • Objeto de aprendizagem para energia
fotovoltaica
•
[email protected]
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Roteiro
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Introdução
Aplicações
Tutoriais
O que é uma FPGA Motivação Ferramentas e linguagens
Aplicações gerais Pesquisas em andamento
Hello world Filtros FFT
INTRODUÇÃO
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Introdução •
Arranjos de portas programáveis em campo (Field-programmable gate array);
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Introdução
Diferentes operações de processamento, não têm que competir pelos mesmos recursos
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Paralelismo
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Introdução •
Um dos benefícios dos FPGAs em comparação a sistemas baseados em processadores é que a lógica da aplicação é implementada em circuitos físicos em vez de executá-los em um sistema operacional, drivers e software de aplicação.
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Motivação
recursos de Circuitos Integrados Construídos para Tarefas Específicas
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sistemas baseados em processadores
Muitas funcionalidades
Motivação
Circuitos reprogramáveis
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velocidade temporizada por hardware e confiabilidade
Flexibilidade para mudar o design
Não é necessária a compra em altos volumes, como é a grande despesa de um projeto de ASIC customizado, por exemplo. Economia de Custo
Motivação
desenvolvimento conjunto entre hardware e software
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rapidez na detecção de problemas no hardware do sistema
Economia de Tempo
o produto chega à linha de produção mais rapidamente
Ferramentas
No passado, as ferramentas de projeto eram baixo nível. Exigiam um profundo entendimento do projeto de hardware digital
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Surgimento de ferramentas de síntese de alto nível (HLS – high-level synthesis)
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Converte diagramas de blocos gráficos em circuitos de hardware digital
Ferramentas
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Hardware Description Languages (HDLs): • VHDL • Verilog
Quartus, ISE Xilinx….
Ferramentas
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Hardware Description Languages (HDLs): • VHDL • Verilog
Quartus, ISE Xilinx…. Sintetizador
Compilador
VHDL •
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Acrônimo para “ Very high speed integrated circuit Hardware Description Language”;
Descrição realizada de duas maneiras: estrutural e comportamental; Estrutural: indica os componentes que constituem o circuito e suas respectivas interconexões; Comportamental: descreve o circuito com base no comportamento e funcionamento, ao invés da estrutura; Algorítmica: consiste essencialmente de dois blocos: “entidade” ( entity) e “arquitetura” ( architecture);
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Verilog •
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Linguagem de descrição de hardware (Hardware Description Language - HDL); Separação hierárquica de módulos que contém conexões e registradores Processos sequenciais e paralelos definem o comportamento dos módulos Processos sequenciais são executados dentro de blocos "begin/end" Os demais processos são executados de forma paralela, englobando assim os blocos “begin/end” O interior de um bloco “begin/end” é sequencial mas dois blocos são paralelos;
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18 VHDL
Verilog
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Desempenho •
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Principais parâmetros para medir desempenho: ocupação espacial e desempenho temporal; Nem sempre é possível satisfazer tais critérios; Otimização espacial: eliminação de trechos redundantes do circuito; Otimização temporal: redução do tempo gasto para gerar a informação desejada a partir das entradas, sob pena de aumentar - eventualmente - o espaço necessário para a implementação.
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APLICAÇÕES
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Aplicações Gerais
Previsão do tempo: HDTV e CATV
Consumo: Decodificador de áudio digital, games arcade, vídeo games e sistemas de karaokê
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Transportes: Sistemas de estradas de ferro
Industrial: Equipamentos de teste e medidas, equipamentos médicos, controle remoto, robótica, emulador ASIC e sistemas de visão
Comunicação de Dados: Multiplexadores, roteadores, vídeo conferência, criptografia, modems, compressão de dados, LANs, e Wireless LANs
Aplicações Gerais
Telecomunicação: interfaces de fibras ópticas, controlador de voice-mail, multiplexadores T1 e compressão de dados
Militar: Sistemas de computadores, comunicação e controle de fogo;
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Computadores: Interfaces de memória, controladores DMA, controladores de cache, coprocessadores multimídia e gráficos;
Periféricos: Controladores de disco, controladores de vídeo, máquinas de caixa, cartões de aquisição de dados, impressoras
