Digitaler Schaltungsentwurf mit FPGAs
Inhalt
Im Rahmen dieser Vorlesung wird eine Einführung in den FPGA-basierten Entwurf digitaler Schaltungen mittels VHDL gegeben. Anhand von Beispielen werden schrittweise die verschiedenen Beschreibungsmöglichkeiten von VHDL vorgestellt und deren Umsetzung in Hardware diskutiert. Vertiefend werden auf die Themen „Zeit“ und „Parallelität“ eingegangen, da in diesen Punkten die bedeutendsten Unterschiede zwischen der Programmierung von Software und der Erstellung einer Hardwarebeschreibung liegen. Die praktischen Übungen erfolgen an Spartan 3E-FPGAs, deren Aufbau und Besonderheiten ebenfalls ausführlich in der Vorlesung besprochen werden. Am Ende der Veranstaltung sollen die Studierenden in der Lage sein, ausgehend von einer Spezifikation komplette digitale Systeme mit diversen I/O-Komponenten erstellen bzw. ansteuern zu können.
In den Übungen werden häufig benötigte Grundelemente digitaler Systeme erstellt. Ferner wird die Einbindung externer Komponenten, bspw. Joysticks oder DA-Wandler, behandelt. Die einzelnen Teilaufgaben bauen aufeinander auf und haben die Hardwarenachbildung des Pacman-Spielhallenautomaten aus dem Jahre 1980 zum Ziel.
Die Bilder zeigen die (1) Übung mit einem (2) FPGA Board und (3) die Nachbildung von Pacman.
Literatur
- Kesel, F.; Bartholomä, R.:
Entwurf von digitalen Schaltungen und Systemen mit HDLs und FPGAs
Oldenburg - Maxfield, C.:
The Design Warrior'S Guide to FPGAs
Newnes 2004 - Lehmann, G.; Wunder, B.; Selz, M.:
Schaltungsdesign mit VHDL
Franzis' Verlag, Poing, 1994
(nicht mehr im Handel, als PDF im Netz verfügbar)
Verantwortlich: Prof.-Dr. Thilo Pionteck