شبیه سازی و پیاده سازی مدار سخت افزار پایه به کمک VHDL 38 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 37

چکیده

شبیه سازی و پیاده سازی مدار سخت افزار پایه به کمک VHDL .

در این پروژه یک مدار سخت افزاری با 17 ورودی و 2 خروجی از نوع qit کد نویسی و شبیه سازی شده و برای پیکربندی روی چیپ های FPGA یا CPLD آماده شده است .

کد نویسی این مدار بوسیله زبان VHDL و شیه سازی آن بوسیله نرم افزار model sim صورت گرفته است . مراحل آنالیز و سنتز قطعه کد های VHDL توسط دو برنامه foundation 2.1و FPGA express از شرکت xilinx انجام شده است .

در صفحات بعدی این مقاله هر قسمت از روال فوق را که عبارت اند از : کد نویسی اولیه و مشکلات کامپایل ، آنالیز قطعه کدهای غیر استاندارد ، استاندارد کردن قطعه کدها و سنتز آنها می باشد . بطور کامل توضیح داده ام . همچنین در پایان در قسمت اجرایی نحوه تولید فایل باینری نهایی جهت برنامه ریزی روی چیپ XC4005XLPC84 که یک FPGA از خانواده XC4000XL است را مشاهده می کنید .

امید دارم با مطالعه این مقاله به اطلاعات شما در این زمینه افزوده شود .

مقدمه

طی چند دهه اخیر ،مدارهای الکترونیکی پیشرفت قابل ملاحظه ای داشته اند . با پیچیده تر شدن هرچه بیشتر این مدارها ،نیاز به یافتن روشهایی است که سیستمها را بتوان با مجتمع سازی و جزئیات بیشتر طراحی و پیاده سازی نمود. قطعات قابل برنامه ریزی و FPGA ها ،آی سی هایی هستند که به تبع این پیشرفتها به بازار عرضه شده اند . هزینه ساخت کم و جزئیات زیاد این آی سی ها نسبت به حجم آنها،همچنین قابلیت برنامه ریزی شدن این قطعات بوسیله برنامه های نرم افزاری معمول و نرم افزارهای طراحی شماتیک باعث افزایش کاربرد این قطعات شده است . چنین پیش بینی می شود که با وجود این پیشرفت،آینده در تسخیر این قطعات قرار گیرد تا جائیکه بتوان بوسیله آنها تمامی یک سیستم پیچیده را به سادگی طراحی و اجرا نمود .

در این میان زبان توصیف سخت افزاری VHDL نقش مهمی را در طراحی و شبیه سازی مدارات سخت افزاری به عهده دارد . در این قسمت لازم می دانم تا توضیحی اجمالی از نحوه عملکرد و مزایای این زبان به شما ارائه کنم .

مروری بر VHDL

VHDLروش توسعه یافتهای از توصیف رفتار سیستمهای منطقی به وسیله روابط منطقی است . این زبان بسیاری از مشخصه های روابط منطقی و روابط حالت را در درون خود دارد .

زبان VHDL امروزه به عنوان استاندارد صنعتی MIL STD 454L معرفی شده است و تمامی طرحهای ASIC مربوط به دپارتمان دفاع ایالت متحده آمریکا باید طبق این زبان استاندارد نوشته شوند .

این زبان به عنوان قسمتی از پروژه VHSIC (مدارهای مجتمع با سرعت خیلی بالا ) ارائه شده است و به وسیله آن می توان ASICهای پیچیده را بدون مراجعه به تکنولوژی مشخصی ،تعریف و شبیه سازی نمود . زمانی که یک مدار به وسیله این زبان تعریف می گردد . می توان آنرا به هر پروسه منطقی و یا بر روی ماژولهای طراحی شده توسط هریک از تولیدکننده های ابزارهای منطقی انتقال داد .

(VHSIC HDL) VHDL یک سیستم منطقی را بصورت ساختار بالا باپائین توصیف می کند . برای بدست آوردن توصیفی از یک سیستم به صورت ساختار بالا به پایین ،سیستم را به صورت مجموعة ای از زیرسیستمها تقسیم می کنیم که بوسیله یک سری رابطه به هم متصل می گردند هریک از این زیرسیستمهای بالایی را می توان به توابع و زیرسیستمهای کوچکتر تقسیم کرد . این عمل همچنان ادامه می یابد تا به پائین ترین سطح از سیستم دست بیابیم که در این سطح هریک از سیستم ها را می توان بوسیله گیتها و ماژولهای آماده دیگر طراحی نمود .

به این ترتیب ، بدلیل آنکه هریک از طبقات این ساختار منطقی به صورت یکتا مشخص شدهاند ،هریک از آنها را میتوان به تنهایی شبیه سازی نمود و تابع منطقی اجرا شده بوسیله آنها را آزمایش کرده و خطاهای احتمالی را برطرف نمود . ابتدا صحت عملکرد پایین ترین طبقه این سیستم را آزمایش کرده و با ترکیب زیر سیستمهای پایین تر به زیرسیستمهای پیچیده تر می رسیم تا جائیکه به طرح سیستم موردنظر که در بالاترین طبقه این ساختار وجود دارد برسیم . پس از انجام این عمل ، به مرحله ترکیب می رسیم که در آن کل طرح را پیاده کرده وسپس برای بدست آوردن پارامترهای زمانی آن ،عمل شبیه سازی را انجام می دهیم .

این طرح سلسله مراتبی به طراح اجازه می دهد تا بدون مشخص کردن نوع تکنولوژی ابزارهای استفاده شونده و یا قسمت کردن طرح به ابزارهای مختلف ،بتواند سیستم را به طور کامل تعریف نماید . به این ترتیب ، می توان یک سیستم کامل را بدون مشخص کردن یک ابزار خاص تعریف و آزمایش کرد . ماژولها به صورت جداگانه طراحی می شوند و می توان از آنها در طرحهای آینده نیز استفاده نمود . به عبارت دیگر برای هر طرح کتابخانه ای از توابع وجود دارد که می توان آنها را برای استفاده آینده ذخیره کرد. در این پروژه نیز از توابع و جداول و کتابخانه های مجتمع تحت عنوان basic-utility استفاده شده است .

در زمان حاضر تعدادی از زبانهای توصیف کننده مدارات سخت افزاری مانندVerilog , TI – HDL ,TEGAS , CONLAN , CDL , AHDL وجود دارند که در این میان زبانهای , AHDL,Verilog ABEL از کاربرد و اهمیت بیشتری برخوردارهستند . با تحقیقاتی که تاکنون انجام داده ام ، از نظر من زبان VHDL قویترین و پر کاربردترین زبانهای توصیفگر سخت افزار است که امکانات زیادی را به کاربر می دهد تا مدار سخت افزاری مورد نظر خود را هر چه که پیچیده باشد بواسطه این زبان توصیف کرده و کد نویسی کند . البته کار با زبان VHDL برای کسانی که تازه پا به این عرصه گذاشته اند کمی دشوار است و ممکن است با خطاهای زیادی درطول کد نویسی و کامپایل روبرو شوند . لذا شناخت کامل و دقیق این زبان و مزایای آ‌ن نسبت به سایر روشهای توصیفی را ، دارای اهمیت زیادی می دانم . زیرا اگر ما در قسمت شبیه سازی و کد نویسی مدار سخت افزاری بوسیله VHDL دچار اشکال شویم یا مدار سخت افزاری را بصورت استاندارد کد نویسی نکنیم اگر چه که قطعه کد قابل کامپایل و شبیه سازی باشد ولی در قسمت آنالیز و سنتز قطعه کدها با مشکلات زیاد و غیرقابل حلی مواجه می شویم که در برخی اوقات ما رامجبورمی کنند تا طرح هود را دوباره به یک روش دیگری کد نویسی کنیم . همانطور که در عنوان پروژه ذکر شده ، کار اصلی اینجانب شبیه سازی و کدنویسی یک مدار سخت افزاری بوده که به مرحله سنتز و آماده برای پیکر بندی روی چیپ های FPGA یا CPLD رسیده است .

در ابتدا سعی شده تا مدار سخت افزاری نمونه که یک Voter هوشمند است ( انتخابگر و تولید کننده خروجی از بین چند ورودی ) بوسیله زبان توصیف سخت افزاری VHDL کد نویسی شود .

این کار با در نظر گرفتن تمامی تاخیر های ممکن از اعمال ورودی تا فراهم شدن خروجی آن انجام گرفته است . سپس قطعه کدهای حاصل شده بوسیله برنامه کامپیوتری model sim شبیه سازی شده و با اعمال ورودی به برنامه خروجی آن تولید شده و خطاهای احتمالی مدار چه از نظر منطقی و چه از نظر مدت زمان تاخیر شناسایی شده و رفع گردیده است .

پس از اتمام کار شبیه سازی توسط برنامه کامپیوتری model sim و اطمینان از صحت عملکرد آن ، قطعه کدها را به صورت استاندارد و قابل سنتز برای پیکر بندی روی چیپ های FPGA یا CPLD تبدیل کرده ام .

کار آنالیز و سنتز قطعه کدها به کمک دو برنامه کامپیوتری ساخته شرکت xilinx با نامهای FPGA expresss و foundation 2.1 انجام گرفته است .

طرحهای سطح گیت مدار اصلی و اجزاء آن توسط نرم افزار FPGA express تولید شده که درصفحات این مقاله به چاپ رسیده است .

تحقیق؛ شرح فنی و عملکرد قطعات در مدار

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 19

شرح فنی و عملکرد قطعات در مدار :

دیود D در ورودی تغذیه مثبت قرار دارد و نقش آن جلوگیری از ارتباط تغذیه معکوس به مدار است . در قسمت تغذیه از آن سی 7805 استفاده شده که این آی سی تغذیه 5 ولت مورد نیاز برای آی سی میکروکنترلر را تأمین می کند . در همین قسمت تغذیه ، خازنهای / بمنظور جلوگیری از ورود نویزهای تغذیه به مدار استفاده شده اند و این بدان علت است که آی سی های میکروکنترلر حساسیت زیادی نسبت به ولتاژ تغذیه دارند . لذا وجود این خازنها الزامی است .

7 بکاررفته در این ساعت از نوع آند مشترک بوده و ترانزیستور های همراه با مقاومت های تا برای اسکن آن بکار برده شده اند .جریان مورد نیاز دیودهای نورانی توسط مقاومت (محدود ) و تأمین می شود .

باز هم بنا بر اهمیت نویز گیری ، خازن را بر روی تغذیه میکروکنترلر قرار داده ایم . خازن و مقاومت برای ریسـت اتوماتیکذ میکروکنترلر میباشد .

مقاومت و دیود زینر در ورودی فرکانس قرار دارند و از رسیدن ولتاژ های بیش از5 ولت به میکروکنترلر جلوگیری می کنند .

کریستال و خازنهای .

برای اوسیلاتور میکروکنترلر می باشند .

سطوح منطقی صفر و یک

عدم وجود کلید قطع

لامپ خاموش

وجود داشتن کلید وصل

لامپ روشن

همان گونه که ارشاد شد در مدارات دیجیتالی دو حالت موجود است که معمولا" برای بیان وضعیت کاری مدار به کار می رود : مثلا" برای نشان دادن روشن و خاموش بودن لامـپ از اصطلاحات مختلفی استفاده می شود که در جدول 1-5 نشان داده است .

هر یک از این اصلاحات بیانگر مفهوم خاصی از مدار است ؛ برای مثال روشن و خاموش بودن ، حداقل و حداکثر بودن ولتاژ اعمال شده به مدار و معرف وجود و عدم وجود است . برای بیان مفاهیم و عبارات دیجیتالی به منظور خلاصه نویسی بیش تر از صفر و یک استفاده می شود . البته باید دقت داشت که صفر و یک به کار رفته در مدارات دیجیتالی با صفر و یک عبارات جبری یکسان نیست . در مباحث دیجیتال 0 و 1 نشان دهنده ی وضعیتی از مدار هستند ؛ در صورتی که در جبر معمولی صفر و یک بیانگر مقدار عددی است .

سطح ولتاژ (حداکثر ولتاژ) مدارات دیجیتالی دارای مقادیر مختلف (15و 5 ) است . یکی از این مقادیر ولتاژی سطح ولتاژ ماکزیمم (5 ولت) و سطح مینیم (صفر) است که در مدارات زیاد به کار می رود .

در شکل 8-5 وضعیت کاری هر مدار به همراه سطوح ولتاژ و معادل عبارت منطقی آن ها نشان داده شده است .

وصل وضعیت کلید (وضعیت مدار)

5 ولت مقدار ولتاژ ولت متر (سطح ولتاژ)

1 وضعیت منطقی (مقدار منطقی)

قطع وضعیت کلید (وضعیت مدار)

0 ولت مقدار ولتاژ ولت متر (سطح ولتاژ)

0 وضعیت منطقی (مقدار منطقی)

3- دروازه های منطقی

دروازه های منطقی مطابق شکل 9-5 عملگرهایی با یک یا چند وودی و خروجی

خروجی ورودی

ساختمان داخلی دروازه های منطقی را مدارات و قطعات الکترونیکی همچون دیودها ، ترانزیستورها و ... تشکیل می دهند ولی برای ترسیم مدارات منطقی از علامات اختصاری استفاده می کنیم . هر دروازه بر اساس منطقی خاص که برای وضعیت های وودی و خروجی آن تعریف شده ساخته می شود . در این جا فقط به بررسی سه دروازه ی مهم و پایه ای می پردازیم .

پروژه آزمایشگاه مدار منطقی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 56

پروژه آزمایشگاه مدار منطقی

Iptable Tutorial

حق چاپ ، توزیع و تغییر این سند تحت شرایط و مفاد و جواز مستند سازی GNU FREE ، نسخه یک عملی است . و این جا بخش های غیر متغیر مقدمه هستند و بخش های زیرین با متون Front - Cover مىتوانند اطلاعات محقق Oskar Andreasson را بیان کنند و متون Back - Cover استفاده نشده اند نسخه ای از این جواز در بخش جواز مستند سازی GNU FREE آمده است .

تمام دست نوشته ها در این آیین نامه با جواز عمومی GNU طراحی شده اند این دست نوشته ها منبع آزاد دارند . شما مىتوانید مجدد آنها را توزیع کنید و تحت شرایط جواز کلی GNU تغییر دهید همان طور در نهاد نرم افزاری FREE نسخه 2 جواز دیده شد. این دست نوشته ها با این امید توزیع مىشوند که مفید واقع شوند ولی شماتتی در این جا وجود ندارد . بدون مجوز توانایی تجاری و یا تناسب اهداف خاص به این هدف دست مىیابید . جهت جزئیات بیشتر به جواز عمومی GNU مراجعه کنید .

شما باید نسخه ای از این جواز را در این آیین نامه بیابید که تحت بخش جواز عمومی GNU آمده است . در غیر این صورت با موسسه به آدرس زیر تماس بگیرید .

اهداهای مربوطه

ابتدا مىخواهم این سند را به دوست دختر خود Ninel اهدا کنم . او بیش از آنچه که تصور مىکردم حامی من بود . من امیدوارم که بتوانم با این اهدا شما را نیز خوشحال کنم . دوم آنکه مایل هستم این اثر را به تمام موسسه دهندگان linux تقدیم کنم . این افراد سیستم عامل جالب را طراحی کرده اند .

فهرست مطالب:

در مورد مولف چگونگی خواندن

شرط لازم نهادهای مورد استفاده در سند

1- مقدمه 1-1 : چرا این سند نوشته شد 2-1 : چگونگی نوشتن آن

3-1 : اصطلاحات مورد استفاده 2-آماده سازی

1-2 : درک جا iptables را بدست آوریم 2-2 : نصب kernel

3-2 : نصب در محل کاربر

1-3-2 : کامپایل برنامه های کاربر 2-3-2 : نصب بر RED HOT 7/1

3- جستجوی جداول و زنجیره ها 1-3 : کلیات 2-3 : جدول Mangle

3-3 : جدول فیلتر 4- ماشین حالت

1-4 : مقدمه 2-4 : ورودی Conntrack

3-4 : حالات محل کاربر 4-4 : اتصالات TCP

5-4 : اتصالات UDP 6-4 : اتصالات ICMP

7-4 : اتصالات پیش فرض 8-4 : ردیابی اتصال و پروتکل پیچیده

مدار منبع تغذیه 0

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 6

مدار منبع تغذیه 0-30/3A :

در ابتدا ما به شرح طراحی مدار به روش Protel 9956 می پردازیم در این روش ابتدا در Design Explore و در محیط شماتیک مدار را ترسیم می کنیم در این محیط ابتدا باید قطعات را از کتابخانه Design آورد برای آوردن قطعات مانند ای سی با وارد کردن op-Aup در کادر آی سی مورد نظر را می آوریم و قطعات دیگر مانند ترانزیستور – خازن – دیود- مقاومت با وارد کردن حرف اول در کادر مورد نظر آن قطعه را می آوریم و بعد با سیم قطعات را به یکدیگر وصل می کنیم و در محیط شماتیک باید تمام قطعات را مشخص کنیم و Footprint برای آنها تعیین کنیم که این Footprint را از محیط PCB و توسط کتابخانه های PCB تعیین می کنیم و بعد از مشخص شدن تمام قطعات و تعیین Footprint برای تمام قطعات up dat pcb را می زنیم تا اگر خطا یا اشتباه و یا Error داشت بفهمیم وبعد از اینکه دیدیم خطایی نداشت به محیط pcb رفته و طرح مدار را در محیط pcb می بینیم و قطعات را درست و حساب کنار هم می چینیم و با گرفتن کادر دور قطعات و با Auto Rout و Auto place سیم کشی داخل کادر انجام می شود و بدین ترتیب طراحی مدار در محیط pcb انجام می شود و می توانیم مدار را بصورت سه بعدی نیز می بینیم و با sure کردن آن و کپی کردن داخل فلاپی و پرینت گرفتن طراحی مدار منبع تغذیه انجام می شود حال باید روی فیبرمدارچاپی مدار را بیاندازیم ابندا فیبر را به ابعاد مورد نظر می بریم که ابعاد فیبر 10× 10 می باشد و سپس با سمباده و سوهان لبه های فیبر را تمیز م یکنیم سپس با الکل و پنبه روی فیبر را تمیز و ضد عفونی می کنیم و بعد از اینکه در جای گرم خنک شد با یک ماده به نام positive به صورت 45 روی فیبر می پاشیم و بعد از آن که خشک شد مدار طراحی شده روی طلق شفاف را بریده و روی فیبر می چسبانیم و این بار به مدت 12 دقیقه فیبر را زیر پرتو نور مهتاب و در جائیکه فقط نور مهتابی است نگه می داریم و بعد از این مدت فیبر را برمی داریم و در داخل محلول اسید آن قدر می چرخانیم تا طرح روی فیبر به طور کامل بیافتد و بعد باز با الکل و پنبه فیبر را تمیز می کنیم و می گذاریم تا خشک شود سپس اسید در داخل آب جوش حل می کنیم و فیبر را چند دقیقه داخل آن نگه می داریم و بعد از این مرحله نوبت به سوراخکاری می رسد و با دلر و مته ریز یا با یک موتور و آدابتور و مته ریز این مرحله را انجام می دهیم و در پایان لحیم کاری توسط هویه انجام می شود طریقه نصب قطعات و لحیم کاری آنها را در زیر شرح می دهیم.

قبل از شرح نصب قطعات به کاربرد این مدار می پردازیم این مدار از مدارات پایه در الکترونیک محسوب می شود قابلیت خاص آن امکان افزایش و کاهش ولتاژ و آمپراژ است که از امتیازات آن است این کیت با استفاده از آی س های op-Aup و ترانزیستورهای قدرت طراحی شده است و قابلیت تغییرات خروجی ولتاژ از صفر تا سی ولت و تغییرات آمپراژ از صفر تا سه آمپر و قطع اتوماتیکی موقع اتصال خروجی را دارد حال به نصب و لحیم کاری قطعات می پردازیم ابتدا نصب مقاومتها در این مدار از22 مقاومت استفاده شده است که بر اساس رنگ آنها مقدار آنها مشخص می شود و هر کدام از مقاومتها را بر سر جای خوشان لحیم می کنیم و بعد نوبت به نصب جامپرها می رسیم و هر جای مدار که پایه ها بریده شده مقاومت ها دو سوراخ جامپر را به یکدیگر وصل می کنیم پنج عدد جامپر روی فیبر وجود دارد حال نوبت به دیودها می رسد دیودهای D1 – D 2 -D 3-D4 دیودهای شیشه ای D5 – D6- D7 –D8 , 1N 4448 دیودهای بزرگ D9-1N54001-7 دیود سیاه کوچک 1N4001-7 و دو دیود D21,D22 زنر شیشه ای با 5.6V می باشد که بر اساس طراحی روی مدار نصب و لحیم کاری می نمائیم حال به نصب و لحیم کاری خازن ها می پردازیم خازن های C1-C2-C3-C4 خازن های الکترولیت هستند و خازنهای C8,C7,C6,C5,C4 خازن های الکترولیت هستند و خازنهای C8,C7,C6,C5,C4 خازنهای عدسی می باشند که قسمت مثبت و منفی این خازنها فرقی ندارد حال به لحیم کاری سوکت ها و آی س ها می پردازیم و جهت نصب آنها یک نیم دایره کوچکی در یک سمت آنها وجود دارد که در موقع نصب باید با شکل آنها بر روی فیبر منطبق شوند سپس به نصب چهار ترانزیستور می پردازیم Q1=Bc557 و Q2=Bc547 که Q1 ترانزیستور مثبت و Q2 ترانزیستور منفی می باشد و Q2=2N2219 ترانزیستور منفی Q4=2N 3055 ترانزیستور منفی قدرت قابلمه ای می باشد که برای Q1 , Q 2 , Q 3 قسمت زایده ی آنها با زایده ی فیبر منطبق می کنیم

تشریح مدار قفل رمزی دیجیتال

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 20

تشریح مدار قفل رمزی دیجیتال

با قابلیت عدد پذیری تا 16 رقم

این مدار از چند قسمت اصلی تشکیل شده است…

مدارات حافظه یا (RAM).

مدار مقایسه کننده.

مدار نمایشگر.

مدار وارد کننده اعداد.

مدارات کنترل گر پالس.

بخش اول :

مدارات حافظه یا(RAM) .

این مدار ازسه بخش به شرح زیر تشکیل شده.

(64-bit RAM (16.4)) این RAM. IC7489 می باشد که به منظور ذخیره سازی کدهای اصلی مدار درانجا نصب شده است.این RAM قابل خواندن ونوشتن است .

جدول زیر مربوط به این RAM می باشد.

خروجی های داده

عملکرد

SA SB

مکمل داده ورودی

مکمل کلمه منتخب

تمام (1)

نوشتن

خواندن

ناتوان

L L

L H

H Z

(flip.Flops.4) این مداریک IC74175 است که به دلیل ثبت عددی که counter نشان می دهد در اینجا نصب شده است .

این بدین خاطر است که وقتی عدد با رقم های متفاوت وارد سیستم شود سیستم بتواند تعداد ارقام را تشخیص دهد .

جدول زیر مربوط به این flip.flops می باشد.

خروجی

Q Q

ورودی

CP Data MR

L H

H L

No change

L H

L H

H H

H *

L * *

(counter) که در این مدار IC معروف 74293 می باشد که به منظور تقییر آدرس در RAM برای ذخیره سازی اعداد استفاده شده است البته ورودی IC74175 را نیز تغذیه می کند که در بالا این علت توضیح داده شده است.

جدول زیر مربوط به این ciunter می باشد.

خروجی

Reset inputs

Q1-Q2-Q3

Q0

MR1 MR2

L L L L

L L L

L

H H

L H

H L

L L