Учебно-лабораторный стенд «Программируемые логические интегральные схемы» ПЛИС

Описание

микросхема состоит из множества разрозненных ячеек, каждая из которых может выполнять некоторые логические и арифметические функции. При программировании такой микросхемы ячейки соединяются между собой заданным образом, синтезируя целостную схему из ячеек. Таким образом, микросхему ПЛИС можно представить как множество логических элементов, которые можно произвольно соединять между собой. Используются ПЛИС в задачах, где требуется высокая скорость обработки данных (к примеру, обработка видеосигналов), требуется одновременная работа нескольких независимых узлов (например, система управления инжекторным двигателем внутреннего сгорания) и другие применения. В некоторых современных ПЛИС количество встроенных логических ячеек настолько велико, что позволяет реализовывать даже несложные микроконтроллерные системы.

Лабораторные работы и методические рекомендации по их проведению:

• Изучение режимов работы логической ячейки (без задания функции на входных мультиплексорах). Применение логического анализатора;
• Конфигурация логической ячейки. Синтез комбинационной схемы;
• Конфигурация логической ячейки. Синтез триггера с произвольным законом функционирования;
• Знакомство со стендом, изучение аппаратного обеспечения макета, а также среды Quartus II Web Edition. Проектирование счётчиков с последовательной и параллельной организацией переноса, назначение выводов ПЛИС, использование Quartus II для отладки.
• Изучение способов управления линиями ввода-вывода. Подключение кнопочных переключателей и светодиодов к ПЛИС.
• Динамическая индикация. Реализация на ПЛИС кодового замка с отображением текущего кода. Набор кода осуществлять с помощью тактовых кнопок, в случае совпадения выдать на семисегментные индикаторы сообщение «OPEN»
• Работа с синхронной динамической памятью. Заполнить массив слов памяти значениями, являющимися числами Фибоначчи.
• Применение ПЛИС в вычислительных задачах: нахождение суммы и среднего арифметического массива чисел; вычисление контрольной суммы участка памяти.
• Работа с EEPROM. Запись последовательности чисел в формате целых и вывод содержимого памяти на семисегментный дисплей.
• Аналогово-цифровое преобразование. Реализовать на ПЛИС цифровой вольтметр для отображения на ССИ напряжения на входе АЦП.
• Программирование ПЛИС для работы в качестве настраиваемого генератора частот, частота может грубо устанавливаться с помощью тактовых кнопок либо регулироваться при помощи потенциометра. Предусмотреть вывод частоты на ССИ.
• Цифро-аналоговое преобразование. Воспроизведение содержимого памяти в формате PCM (ИКМ)
• Знакомство с программным процессором Nios II. Реализация секундомера с минимальным использованием ресурсов ПЛИС помимо программного процессора.
• Исследование быстродействия программных процессоров Nios II Economy, Standart и Fast.

Состав комплекта

1. Модуль ячейка FPGA (1 шт.) 
2. Отладочный модуль FPGA (1 шт.) 
3. Соединительные, приборные провода (20 шт.) 
4. Кабель USB 2.0 AM/BM (2 шт.) 
5. Комплект учебно-методических пособий (2 шт.) 
6. Программное обеспечение (1 компакт-диск). 

Описание состава

Стенд ПЛИС совместим со стендами: «Интерфейсы периферийных устройств», «Сети GSM», «Датчики», «Сенсорные сети ZigBee», «Системы навигации GPS и ГЛОНАСС», «Микроконтроллеры» и «ПЛИС». Это означает, что появляется возможность комбинировать модули из разных стендов, создавая разнообразные сложные системы. В качестве примеров таких систем можно привести, GPS-трекер, систему сбора данных с удаленных датчиков по беспроводным интерфейсам, систему «умный дом» и многое другое. Таким образом, появляется база для курсового и дипломного проектирования студентам технических специальностей.