Ghetto programozható logika (CPLD) fejlesztési rendszer: 13 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:44

Az elmúlt hónapokban élveztem az AVR processzorok Ghetto Development System -jét. Valójában ez a közel nulla dolláros eszköz annyira lenyűgözőnek és hasznosnak bizonyult, hogy elgondolkodtam azon, vajon lehetséges -e kiterjeszteni a koncepciót az FPGA/CPLD fejlesztésekre is. (FPGA: Field Programmable Gate Array. CPLD: Complex Programmable Logic Device.) Így kicsit kutattam a weben, és kifejlesztettem egy fejlesztési rendszert az Atmel CPLD -khez. Az Altera eszközökkel való összehasonlítás azt mutatja, hogy a pinout azonos (az alább részletezett korlátozásokon belül), tehát működni fognak. A bemutatott fejlesztői kártya és interfészkábel építésével, majd az eszközök letöltésével saját CPLD -alkalmazásokat fejleszthet. Kérjük, vegye figyelembe az alábbi korlátozásokat. Próbáltam egyensúlyba hozni a képességeket és az egyszerűséget, hogy olyan dolgokat építhessen, amelyek tetszeni fognak és tanuljanak belőle. Csak 5 V -os eszközök. A rendszer kiterjesztése további feszültségekre (3,3 V, 2,5 V, 1,8 V ugyanazon család Atmel eszközei támogatják) nem nehéz, de bonyolítja mind a fejlesztőlapot, mind a programozókábelt. Egyelőre hagyjuk ki. Vegye figyelembe, hogy 5 V -os tápellátást kell biztosítania a kártyához. Csak 44 tűs PLCC. Konkrétan az Atmel ATF1504AS -t programoztam. A Ghetto CPLD koncepció könnyen kiterjeszthető más Atmel eszközökre is, de ez az eszköz jó kompromisszumnak tűnt az ár, a könnyű használat és a képesség között. A koncepciónak ki kell terjednie más eszközökre is, például az Altera, Xilinx, Actel stb. Készülékekre. Valójában a Max7000 EPM7032 és EPM7064 család ugyanabban a foglalatban fog működni, amíg a 44 tűs PLCC verziókat használja. Eddig csak az Atmel programozókábelt használtam, de az Altera Byte-Blaster-t támogatja az Atmel szoftver, és annak is jól kell működnie. Ez valójában egy kicsit egyszerűbb kialakítás, mint az Atmel kábel. (Megépítettem az Atmel verziót, és működik, ezért nem próbáltam ki az Altera verziót.) A SparkFun az Altera kábel 15 dolláros változatát kínálja. Mivel ez az Atmel és az Altera esetében is működik, ajánlom. Ha Altera alkatrészekkel fog fejleszteni, akkor érdemes beszereznie az Altera szoftvert is. Valójában nem próbáltam ezt, de nincs okom arra gondolni, hogy nem működik. A sebesség korlátozott. Mivel a Ghetto CPLD fejlesztőrendszer kézi huzalozással és földi sík nélkül épül fel, ne várjon megbízható működést néhány megahertzes sebességnél. Még akkor sem garantált, hogy a futásteljesítmény változhat! Természetesen, ha olyan prototípusú hardvert épít, amelynek földi síkja van, akkor a CPLD nagy sebességnél is tökéletesen működhet. Csak ne számítson rá, hogy gyorsan telepítve lesz a Ghetto Development Systembe.

1. lépés: Rendeljen alkatrészeket

Szüksége lesz egy 44 tűs plcc aljzatra, néhány szétkapcsoló kupakra, néhány programozatlan CPLD-re, aljzatra a kenyérlapi csatlakozásokhoz, egy felhúzó ellenállásra és talán egy perf kártyára. Ha van ilyen a szemétdobozban, néhány dollárt megspórolhat. Az Ön kényelme érdekében itt találja a Digikey cikkszámokat: CONN PLCC SOCKET 44POS TIN PN: 1-822473-4-ND SOCKET IC OPEN FRAME 14POS.3 "PN: 3M5462-ND Mennyiség: 2SOCKET IC OPEN FRAME 18POS.3 "PN: 3M5464-ND Mennyiség: 2CAP ELECT 10UF 50V SU BI-POLAR PN: P1280-ND Mennyiség: 1, C1CAP CER.10UF 50V 20% DISC RAD PN: 478 -4275-1-ND Mennyiség: 4, C2-C5RES FÉM FÓLIA 5,10K OHM 1/4W 1% PN: P5.10KCACT-ND PC TÁBLA FR4 1-OLDAL PPH 4.0X4.0 PN: V2010-ND IC CPLD 64 MACROCELL 10NS 44PLCC PN: ATF1504AS-10JC44-ND Néhány alkatrész minimális mennyiséget tartalmazhat, de ennek ellenére meglehetősen olcsónak kell lennie. Ha villogó lámpákat szeretne építeni (8. lépés) vagy kapcsolókészletet (9. lépés), akkor érdemes megrendelnie ezeket is. Ne feledje, hogy a Digikey minimum 25 dollárral rendelkezik, hogy elkerülje a kezelési költségeket, ezért érdemes néhány extra programozatlan CPLD -t vagy egy vagy két AVR processzort szerezni szórakozásból. Javaslom, hogy vásárolja meg az Altera programozókábelt a SparkFun -tól. Itt vannak a cikkszámok. Szerezd meg a kábelt és a csatlakozót is. (Ellenkező esetben a Digikey-től rendeljen alkatrészeket a kábelhez, ha sajátját építi.) Altera FPGA kompatibilis programozó PN: PGM-087052x5 tűs IDC szalagkábel PN: PRT-085352x5 tűs burkolt fejrész PN: PRT-08506

2. lépés: Szoftver beszerzése és telepítése

Jelenleg az Atmel Prochip Designer 5.0 szerszámláncot használom. Ez az eszköz megköveteli, hogy regisztráljon az Atmelnél, és töltse ki a hivatalos kérési űrlapot. Mondtam nekik, hogy tervezőmérnök vagyok, jelenleg munkanélküli, és elsődleges célom az volt, hogy megtanuljam az eszközeiket és a VHDL -t (minden igaz, BTW). Jóváhagyták az engedélykérelmet. Az egyetlen fogás az, hogy az engedély csak 6 hónapig érvényes. Remélem, hogy lejáratáig találok egy közkincs eszköz láncot. Az Altera rendelkezik egy szerszámlánccal is, amelyet megnézhetek. Minden javaslatot nagyra értékelünk. Lásd a megjegyzéseket és linkeket az utolsó lépésben. Az Atmel Prochip Designer 5.0 itt található. Ha megkapja, mindenképpen vegye meg hozzá a Service Pack 1 -et is.

3. lépés: Készítse el a programozókábelt

A legegyszerűbb megoldás az, ha megvásárolja az Altera Byte-Blaster munkaeszközt a Sparkfun-tól (lásd 1. lépés). Ha 15 dollár több, mint amennyit el szeretne költeni, akkor használhatja a SparkFun Altera kábel vázlatos rajzát, vagy az Atmel Cable sematikus és karcolásmentes konstrukcióját. (Ha nagy az érdeklődés a kábel előkészítése iránt, tudok javaslatokat tenni, de a Sparkfun készlet a helyes válasz számomra.)

4. lépés: Készítse el a programozó bölcsőt

Nézze meg az Atmel programozót. Ez nagyon rugalmas és nagyszerű lehetőség, ha megvan a pénze, és sok CPLD fejlesztést tervez. Azt hiszem, az Altera valami hasonlót kínál. De én egy olcsóbb megközelítés mellett döntöttem - erről van szó! A képeken az általam épített bölcső elülső és hátsó nézetei láthatók. Vegye figyelembe a kenyérsütő deszkákhoz használt DIP aljzatokat. Minden csatlakozó egyik oldalán lévő összes csap földhöz van csatlakoztatva; a másik oldalon lévő csapok a CPLD jelcsapjaihoz csatlakoznak. Mellékeltem néhány tápcsatlakozást is; ezeket tedd oda, ahol illik. A diagramok egyfajta képes rajzok; csak az extra tápcsatlakozások nem jelennek meg. Nézze meg a képeken ötleteket ezekkel kapcsolatban.

5. lépés: A bölcső építése - 1. rész

Kezdje el a bölcső építését az aljzatok behelyezésével a kívánt helyre. Hagyjon egy -két üres sort, hogy legyen hely a leválasztó kupakoknak. Ez megkönnyíti a CPLD jelzőcsapokhoz való csatlakozást is. Az alkalmazott foglalat típusától függően rögzítse az aljzatokat egy kis forrasztóval vagy epoxiddal. Hagyjon egy kis helyet a tetején (a CPLD foglalat 1. tűje felett) a JTAG csatlakozó és a tápcsatlakozó számára. Nézze meg az általam épített képeket. Vezessen egy csupasz vezetéket (kb. 20 -as méretű) a földelő busz aljzatai körül. Irányítsa a power buszt is. (A piros vezeték a képeken.) Nézze meg a képeket néhány útmutatásért, de a tábla valószínűleg kissé más lesz - és ez rendben is van. Forrasztja az aljzatok külső csapjait a földi buszhoz. Ez segít rögzíteni a buszvezetéket.

6. lépés: A bölcső építése - 2. rész

Szerelje be a leválasztó kupakokat, és csatlakoztassa őket a CPLD aljzat mindkét oldalán található földelő- és hálózati csatlakozókhoz. Javaslom, hogy a vezetékeket felfelé és a külső csapszegek fölé vezesse, hogy elérje a belső sorokat. Tekintse meg a csapszáma diagramokat, hogy megtalálja a megfelelő csapokat - a CPLD aljzat kiütése messze nem nyilvánvaló. Hagyjon elegendő teret, hogy lehetővé tegye a csatlakozást minden olyan csaphoz, amelyen átvezeti a vezetékeket. A kupakcsatlakozások elvégzése után csatlakoztassa a tápellátást és a földelő buszt. Az ábrák összes piros csapja Vcc, és csatlakoztatni kell őket. A fekete csapok földeltek, és azokat is csatlakoztatni kell. Ismételten jó megközelítés a levegőbe juttatás. Nézd meg a képeket ötletekért.

7. lépés: A bölcső építése - következtetés

Vezesse a JTAG csatlakozásokat a megfelelő csapokhoz. Nézze meg a programozókábelt, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a csatlakozó megfelelően van -e irányítva. Ne felejtse el a TDO csap felhúzását. Ez csak a képen látható, és a TDO csap és a Vcc között megy. Az utolsó lépés a CPLD minden I/O csapjának csatlakoztatása az aljzatokon lévő tűhöz. A kapcsolásokhoz használja a diagramokon szereplő számokat. Ez a leghosszabb idő! Ha követi a számozási sémámat, akkor a felülnézet diagramot útmutatóként használhatja az áramkörök csatlakoztatásakor. Tényleg nem kell mindezt összekapcsolni kezdetben, várhat, amíg szüksége lesz rájuk a tervezett áramkörökhöz. Gondosan ellenőrizze munkáját. Ügyeljen arra, hogy az áram és a föld ne legyen rövidre zárva!

8. lépés: Készítsen villogó lámpákat (TTL verzió)

Természetesen látni fogja, hogyan működnek az áramkörök. Tehát néhány villogó fényre lesz szüksége (a The Real Elliot tette híressé). Az egyetlen kifogás az, hogy a CPLD -k nem rendelkeznek az AVR processzorok által biztosított kimagasló kimenettel. Használjon 10 mA -es LED -eket és 1KOhm sorozatú ellenállásokat. Ezek tiszta kimeneti jeleket adnak a CPLD kimenetek megterhelése nélkül.

9. lépés: Kapcsolók készítése

Az áramkörök ingerléséhez szüksége van néhány kapcsolóra. Itt van néhány lehetőség, de a követelmények eltérnek az AVR processzorokétól. A CPLD kimenetek nem rendelkeznek beépített felhúzásokkal, és nem olyan egyszerű a visszalépés a szoftverben. (Lehetséges, de erőforrásokat igényel, amelyeket valószínűleg használni szeretne az áramkörökben.) A bemutatott DIP -kapcsolók több kapcsolót is tartalmaznak egy kényelmes csomagban, de fel kell őket húzni. 1K felhúzást használtam. Nyomógombok készíthetők az Atmel által ajánlott áramkör segítségével a demó táblájukhoz. A vázlatok a 36. oldalon találhatók. Egy másik lehetőség az AVR processzor csatlakoztatása az ingerek biztosításához - és még a válaszok ellenőrzése is. De ez a gyakorlat a diákra van bízva.

10. lépés: Hozza létre az első áramkört

Ekkor már meg kellett szereznie és telepítenie a szoftvert. Kövesse az alapos, részletes bemutatót az első egyszerű CPLD áramkör létrehozásához (két bemenetű ÉS kapu; nem lesz sokkal egyszerűbb). Ügyeljen arra, hogy válassza ki a megfelelő eszközt (44 tűs PLCC, 5 V, 1504AS [részletek]), és válassza ki a rendelkezésre álló I/O pin számokat (bemenetként 14 -et és 16 -ot használtam, kimenetként 28 -at). Ezek a részletek kissé eltérnek az oktatóanyagtól, de nem okozhatnak gondot.

11. lépés: Programozza az első CPLD -t

Csatlakoztassa a programozókábelt a számítógép párhuzamos portjához, csatlakoztassa a programozó bölcsőjéhez, csatlakoztassa az 5 voltos feszültséget a tápcsatlakozóhoz, és kövesse az oktatóanyagot az első CPLD programozásához. Válassza ki a kábel megfelelő verzióját. Ne feledje, hogy az Altera Byte-Blaster az egyik lehetőség.

12. lépés: Tesztelje a programozott részt

Húzza ki a programozókábelt a tartóból. Csatlakoztassa a kapcsolókat és a villogó lámpákat a megfelelő csapokhoz, kapcsolja be az áramot, és próbálja ki. Mivel egyszerű áramkörrel kezdi, a tesztelés nem nagy kihívás. Ha működik, akkor indulj! A felülnézet diagram bemutatja a kapcsolók és a villogó lámpák teszteléshez való csatlakoztatását.

13. lépés: A vége és néhány webes erőforrás

Ennek az oktatóanyagnak nem célja a VHDL használatának megtanítása. (Csak most kezdem megtanulni, ezért hoztam létre a programozót, emlékszel?) Ennek ellenére számos nagyon hasznos oktatóanyagot és néhány hasznos forrást találtam, amelyekre mutathatok. A visszajelzéseket és más javaslatokat nagyra értékeljük. Ne feledje, hogy a Ghetto CPLD fejlesztőrendszerrel is tanulhatja a Verilog és más CPLD programozási technikákat, amelyeket a hardver nem érdekel. VHDL -erőforrások a weben: Alapok és néhány link itt és itt. ingyenes eszközök. A nekem tetsző oktatóanyagok itt és itt vannak, de sok mást is talál. Végül (egyelőre) érdemes megnézni a vitacsoportot. Élvezze, tanuljon sokat, és ossza meg, amit tud.