Универсальный макет для разработки цифровых фильтров с использованием цифровых процессоров

Содержание

Введение
1. Литература и обзор работ, связанных с проектом
1.1. Обзор литературы
1.1.1. Зотов, В.Ю. Проектирование цифровых устройств на основе ПЛИС фирмы Xilinx в САПР WebPACK ISE
1.1.2. www.banapart.ru
1.1.2. www.fpga-clpd.ru
1.1.2. www.opencores.org
1.2. Обзор работ
1.2.3. Повышение эффективности реализации аналоговых радиотехнических устройств на базе ПЛИС
1.3. Выводы по разделу
2. Теоретическая часть
2.1. Использование ПЛИС в современной цифровой схемотехнике
2.2. Основные типы ПЛИС
2.3. Достоинства и недостатки ПЛИС
2.4. Сравнение основных производителей ПЛИС
2.5. Сравнение основных САПР для проектирования цифровых устройств на основе ПЛИС фирмы Xilink
2.6. Описание САПР XilinkISE
2.7. Методы проектирования в САПР XilinkISE
2.8. Выводы по разделу
3.Расчётно-конструкторская часть
3.1. Обоснование выбора конкретного типа ПЛИС, производителя и САПР
3.2. Разработка структурной схемы стенда
3.3. Разработка структурной схемы цифрового фильтра
3.4. Разработка функциональной схемы и выбор элементов
В качестве ЦАП выбираем MAX5852: 8-разрядный, двухканальный ЦАП с токовым выходом и скоростью обновления 165Msps.
3.5. Проектирование макета
3.6. Разработка алгоритма и программы для ПК
3.7. Выводы по разделу
4. Технологическая часть
4.1. Конструкторский расчёт печатного узла фильтра
4.1.1. Выбор и обоснование типа печатной платы
4.1.2. Выбор и обоснование технологии изготовления ПП
4.1.3. Выбор и обоснование класса точности
4.1.4. Выбор габаритных размеров и конфигурации ПП
4.1.5. Выбор материала основания ПП
4.1.6. Расчет параметров проводящего рисунка с учетом технологических погрешностей его получения
4.1.7. Расчет диаметров отверстий и контактных площадок
4.1.8. Расчет минимальной ширины проводников
4.1.9. Расчет минимальных зазоров между элементами
4.2. Выводы по разделу
5. Заключение
6. Список использованных источников
Приложение А. Исходные тексты программы.

Универсальный макет для разработки цифровых фильтров с использованием цифровых процессоров

Во-вторых, резко снижаются цены на ПЛИС большой емкости. Так, цены на ПЛИС серии 10К100 фирмы Altera емкостью 100 000 эквивалентных вентилей за год упали практически на порядок. Это позволяет применять такие устройства в проектах со средним и даже малым бюджетом (до $10 000), что весьма актуально для посткризисной России.
В-третьих, в 1998 - 1999 годах началось изменение отношения к программному обеспечению САПР ПЛИС как со стороны разработчиков ПО, так и пользователей. Если до конца 1990 годов основным средством описания проекта являлся ввод схемы с по-мощью графических редакторов с использованием библиотек стандартных логических примитивов (логических элементов, простейших комбинационных и последовательностных функциональных узлов, аналогов стандартных ИС малой и средней степени интеграции (74-й серии)), то в настоящее время актуальным является использование языков описания аппаратуры (Hardware Description Languages) для реализации алгоритмов на ПЛИС. Причем в современных САПР поддерживаются как стандартизованные языки описания аппаратуры, такие как VHDL, Verilog HDL, так и языки описания аппаратуры, разработанные компаниями-производителями ПЛИС специально для использования только в своих САПР и учитывающие архитектурные особенности конкретных семейств ПЛИС. Примером может служить язык AHDL (Altera Hardware Description Languages), поддерживаемый САПР MAX Plus 2 и Quartus компании Altera. Кроме того, многие крупные фирмы-производители программного обеспечения (ПО) САПР интегральных схем активно включились в процесс создания ПО, поддерживающего ПЛИС различных производителей. Это позволяет проводить разработку алгоритмов, пригодных к реализации на ПЛИС не только разных семейств, но и различных производителей, что облегчает переносимость алгоритма и ускоряет процесс разработки. Примером таких систем являются продукты серии FPGA Express фирмы Synopsys, OrCAD Express фирмы OrCAD, продукты фирм VeryBest, Aldec, Cadence Design Systems и многих других.
С ростом логической емкости кристалла ПЛИС стало обычным явлением участие третьих фирм в разработке фирменных пакетов САПР ПЛИС. Примером являются поставляемый фирмой Xilinx пакет ПО Aliance, содержащий в своем составе компилятор FPGA Express фирмы Synopsys, пакет Actel DeskTOP, содержащий средства ввода проекта, моделирования, генерации тестов разработки VeriBest и средства синтеза разработки Synplicity; пакет FPGA Compiler II Altera Edition фирмы Synopsys; а также САПР для ПЛИС фирмы Atmel.
Новым является наличие достаточно развитых бесплатных версий САПР. Так, если всего два-три года назад бесплатные САПР поддерживали только младшие модели ПЛИС (до 10 000 эквивалентных вентилей), в них отсутствовали опции временного моделирования, ввода с по-мощью языков описания архитектуры, то теперь ситуация коренным образом поменялась. В качестве примера в таблице 3 приведены основные характеристики пакета MAX+PLUS II BASELINE ver. 9.3 фирмы Altera, который можно бесплатно «скачать» с сайта www.altera.com или получить на CD Altera Digital Library.
Также характерным в настоящее время является наличие готовых модулей (ядер - cores), мегафункций (megafunctions), предназначенных для решения достаточно сложных задач обработки сигналов. Быстрыми темпами идет разработка готовых функций усилиями третьих фирм. Так, в августе 1995 года была создана программа поддержки партнеров - разработчиков мегафункций (AMPP, ALTERA Megafunction Partners Program). К 1999 году в данной программе участвует 21 независимая фирма-разработчик. Основную массу разработок составляют мегафункции, реализующие стандарт-ные микропроцессоры и микроконтроллеры, устройства обслуживания шинных магистралей (ISA, PCI), сетевые контроллеры и т.д. Типичными предложениями средств ЦОС являются мегафункции, реализующие быстрое преобразование Фурье (БПФ) и фильтры конечной импульс-ной характеристики (КИХ-фильтры). Фирма Vendor объявила о реализации фильтра бесконечной импульсной характеристики (БИХ-фильтра) и медианного фильтра. Лидером по разработке мегафункций в области ЦОС является фирма Integrated Silicon Systems (ISS). Этой фирмой разработаны библиотеки мегафункций БИХ-фильтров, фильтров обработки изображений, медианных фильтров, а также мегафункции, реализующие некоторые алгоритмы адаптивной обработки сигналов.
В составе САПР ПЛИС фирмы Xilinx имеется генератор логических ядер (CORE Generator). Сгенери-рованные ядра (LogiCORE) пред-ставляют собой функциональные параметризированные блоки системного уровня, предназначенные для применения в цифровой обработке сигналов. В таблице 4 приведены сведения о некоторых логических ядрах фирмы Xilinx, предназначенных для реализации алгоритмов ЦОС.
Кроме того, фирма Xilinx поддерживает программу разработки готовых решений для САПР ПЛИС AllianceCORE.
Таким образом, использование в разработках, в частности в разработках цифровых фильтров, ПЛИС фирмы Xilinx является разумным и оправданным решением.
5. Заключение
Таким образом, в ВКР были решены следующие задачи:
Изучение литературы и знакомство с работами, относящимися к тематике проектирования цифровых фильтров на основе ЦСП и использования ПЛИС фирмы Xilinx;
Изучение ПЛИС;
Освоение навыков работы в САПР XilinkISE;
Разработка структуры и выбор элементной базы макета;
Составление электрической принципиальной схемы макета;