13621

13621

طراحي و پياده سازي ميكروكنترلر صنعتي روي FPGA خانواده VIRTEX-II

كارشناسي ارشد

برق - الكترونيك

بهمن ماه 1386

بهمن ماه 1386

دكتر رحمتي

دكتر ميرزاكوچكي

چكيده مطالعه و تحقيق بر روي ميكروكنترلرها منجر به ارايه روش‌هاي متنوعي براي طراحي ميكروكنترلرها دركاربردهاي مختلف شده است. دراين پروژه طراحي يك ميكروكنترلر 32 بيتي با عملكردبالا،‌ ‌پردازش سريع و مصرف توان پايين داراي باس¬هاي ارتباطي زياد شامل 32 بيت موازي- يك پورت سريال+ يك پورت USB،‌ ‌ يك واحد DMA و پياده-سازي طرح روي FPGA سري ويرتكس محصول زايلينكس انجام شده است. براي بدست آوردن اين هدف ابتدا توانايي و قابليت‌ ها‌ي ويرتكس2 بررسي شده و سپس امكانات ونحوه استفاده از نرم افزارISE براي برنامه¬ريزي و آزمايش FPGA مطالعه شد. باتوجه به اينكه سرعت ميكروكنترلر در آناليز ديتاي جمع آوري شده پايين است و در مقابل مصرف توان پردازنده‌ها‌ بالا است، لذا برآن شديم قابليت¬هاي ميكروكنترلر و پردازنده¬هاي سريع را با هم تركيب كرده و يك ميكروكنترلر با قابليت پردازش بالا به دست آوريم. پس ازمطالعات انجام شده FPGA‌ ها‌ي سري ويرتكس محصول زايلينكس به دليل وجودهسته POWER PC 405،‌ ‌ تعداد فراوان پايه¬‌ها‌ي ورودي/خروجي،‌ ‌ضرب كننده داخلي 18 بيتي به علاوه تعداد زياد باس وگيت براي طراحي ميكروكنترلر انتخاب شد. ابتدا ساختار كلي ميكروكنترلر طراحي شده و واحدهاي مورد نياز مشخص گرديد. با استفاده از بلوك‌هاي داخلي ويرتكس 2 كه عموماً در كتابخانه‌هاي نرم افزار ISE تعريف شده است واحدها به ترتيب پياده سازي گرديده است. واحدهاي پياده سازي شده به ترتيب عبارتند از: بلوك پردازنده – حافظه ديتا و دستورالعمل- واحد بوت – واحد تايمر - واحد DMA و واحد USB كه براي ساخت هر واحد از پياده سازي بلوك‌هاي كوچكتر شامل : رجيسترها – كانتر – قفل كننده – دكدر و ... استفاده شده است. پس از پياده سازي واحدها براي بررسي نتايج از شبيه سازي نرم افزار ISE و MODEL SIM استفاده گرديد به¬دليل عدم امكان مونتاژ اين سري مدارهاي مجتمع امكان ساخت فراهم نشده است و فقط بخش‌هايي ساده از ميكروكنترلر روي FPGA نوع اسپارتان 2 پياده سازي شده و نتايج بررسي شد.