Arbeitsgruppe Technische Informatik

FPGA-Entwurf mit VHDL

Bedeutung:

Basierend auf den digitaltechnischen Grundlagen aus "Digitale Systeme I" und dem "Hardware Praktikum" wird die aktuelle Entwurfstechnik digitaler Systeme behandelt. Neben Modellierung, Synthese und Test von Hardware auf logischer Ebene stellt die Implementation in konfigurierbarer Logik (FPGAs) einen zweiten Schwerpunkt dar.

Lernziel:

Diese Lehrveranstaltung soll ihre Teilnehmer in die Lage versetzen, basierend auf aktuellen Entwurfsmethoden und -werkzeugen digitale Systeme zu entwickeln. Auf diesem Gebiet hat sich die Hardwarebeschreibungssprache VHDL weitgehend durchgesetzt. Das Verständnis und der Umgang mit modernen Hardware-Entwicklungswerkzeugen auf logischer Ebene soll im Bereich von Modellierung, Synthese, Simulation und Test vermittelt werden. Anschließend wird in die Technik der konfigurierbaren Logikbausteine (FPGAs) eingeführt. Dazu sollen die Schritte zur Implementation zuvor synthetisierter Hardware bis zur fertigen FPGA-Konfigurationsdatei vermittelt werden.

Inhalt:

1. Motivation und Einleitung

2. Einführung in VHDL

3. Sprachkonstrukte von VHDL

4. Automatenmodellierung mit VHDL

5. Synthesefähiger Entwurf eines Mikroprozessors in VHDL

6. FPGA Technologie

7. Taktung

8. Parallele Hardware-Algorithmen 1

9. Parallele Hardware-Algorithmen 2

10. Der FPGA-basierte Parallelrechner Rivyera

11. Rivyera API

Übungen:

Die Übungen vertiefen die aus der Vorlesung gewonnenen Erkenntnisse der VHDL-Programmierung. Als Werkzeug dient die Entwicklungsumgebung ISE von Xilinx.

Vorlesungsfolien:

Vorlesung 1 (15.04.11)

Vorlesung 2 (29.04.11)

Vorlesung 3 (06.05.11)

Vorlesung 4 (13.05.11)

Vorlesung 5 (20.05.11)

Vorlesung 6 (27.05.11)

Vorlesung 7 (10.06.11)

Vorlesung 8+9 (17.+24.06.11)

Vorlesung 10 (01.07.11)

Vorlesung 11 (08.07.11)

Literatur:

  • Reichhardt, Schwarz: VHDL-Synthese
  • Mäder: VHDL Kompakt
  • Bhasker: A VHDL Primer
  • Wakerly: Digital Design