Istilah FPGA adalah singkatan dari Field Programmable Gate Array dan, itu adalah salah satu jenis chip logika semikonduktor yang dapat diprogram menjadi hampir semua jenis sistem atau rangkaian digital, mirip dengan PLD. PLDS dibatasi hingga ratusan gerbang, tetapi FPGA mendukung ribuan gerbang. Konfigurasi arsitektur FPGA umumnya ditentukan menggunakan bahasa, yaitu HDL (bahasa Deskripsi Perangkat Keras) yang mirip dengan yang digunakan untuk ASIC (Sirkuit Terpadu Khusus Aplikasi).

Array Gerbang yang Dapat Diprogram Bidang

FPGA dapat memberikan sejumlah keunggulan dibandingkan teknologi ASIC fungsi tetap seperti sel standar. Biasanya, ASIC membutuhkan waktu berbulan-bulan untuk diproduksi dan biayanya akan mencapai ribuan dolar untuk mendapatkan perangkat tersebut. Tapi, FPGA dibuat dalam waktu kurang dari satu detik, biayanya mulai dari beberapa dolar hingga ribuan dolar. Sifat fleksibel dari FPGA datang pada area biaya yang signifikan, konsumsi daya dan penundaan. Jika dibandingkan dengan sel standar ASIC, FPGA membutuhkan area 20 hingga 35 kali lebih banyak, dan kinerja kecepatannya akan menjadi 3 hingga 4 kali lebih lambat daripada ASIC. Artikel ini menjelaskan tentang dasar-dasar FPGA dan modul arsitektur FPGA yang mencakup pad I / O, blok logika, dan matriks sakelar. FPGA adalah beberapa area tren baru VLSI. Oleh karena itu, ini digunakan dalam Proyek berbasis VLSI untuk mahasiswa teknik elektronik .

“Ekspresi boolean penambah 2 bit ”

Arsitektur FPGA

Arsitektur FPGA umum terdiri dari tiga jenis modul. Mereka adalah blok atau Pad I / O, Kabel Matriks / Interkoneksi Sakelar dan blok logika yang dapat dikonfigurasi (CLB). Arsitektur FPGA dasar memiliki array dua dimensi dari blok logika dengan sarana bagi pengguna untuk mengatur interkoneksi antara blok logika. Fungsi modul arsitektur FPGA dibahas di bawah ini:

CLB (Configurable Logic Block) termasuk logika digital, input, output. Ini mengimplementasikan logika pengguna.
Interkoneksi memberikan arah antara blok logika untuk mengimplementasikan logika pengguna.
Bergantung pada logikanya, matriks sakelar menyediakan peralihan antar interkoneksi.
Bantalan I / O digunakan untuk dunia luar untuk berkomunikasi dengan aplikasi yang berbeda.

Arsitektur FPGA

Blok Logika berisi MUX (Multiplexer) , D flip flop dan LUT. LUT mengimplementasikan fungsi logis kombinasional MUX digunakan untuk logika seleksi, dan D flip flop menyimpan output dari LUT

Blok penyusun dasar FPGA adalah generator fungsi berbasis Tabel Pencarian. Jumlah input ke LUT bervariasi dari 3,4,6, dan bahkan 8 setelah percobaan. Sekarang, kami memiliki LUT adaptif yang menyediakan dua output per LUT tunggal dengan implementasi dua generator fungsi.

Blok Logika FPGA

Xilinx Virtex-5 adalah FPGA paling populer, yang berisi Look up Table (LUT) yang terhubung dengan MUX, dan flip flop seperti yang dibahas di atas. FPGA saat ini terdiri dari sekitar ratusan atau ribuan blok logika yang dapat dikonfigurasi. Untuk mengkonfigurasi FPGA, perangkat lunak Modelsim dan Xilinx ISE digunakan untuk menghasilkan file bitstream dan untuk pengembangan.

Jenis FPGA Berdasarkan Aplikasi

Field Programmable Gate Arrays diklasifikasikan menjadi tiga jenis berdasarkan aplikasi seperti FPGA low-end, FPGA mid-range dan FPGA high-end.

“cara kerja transistor sebagai saklar ”

Jenis FPGA

FPGA Kelas Rendah

Jenis FPGA ini dirancang untuk konsumsi daya rendah, kepadatan logika rendah, dan kompleksitas rendah per chip. Contoh FPGA low end adalah keluarga Cyclone dari Altera, keluarga Spartan dari Xilinx, keluarga fusi dari Microsemi dan Mach XO / ICE40 dari semikonduktor Lattice.

FPGA Jarak Menengah

Jenis FPGA ini adalah solusi optimal antara FPGA kelas bawah dan kelas atas dan ini dikembangkan sebagai keseimbangan antara kinerja dan biaya. Contoh FPGA jarak menengah adalah Arria dari Altera, seri Artix-7 / Kintex-7 dari Xlinix, IGL002 dari Microsemi dan ECP3 dan seri ECP5 dari Lattice semiconductor.

FPGA Kelas Atas

Jenis FPGA ini dikembangkan untuk kepadatan logika dan kinerja tinggi. Contoh FPGA kelas atas adalah keluarga Stratix dari Altera, keluarga Virtex dari Xilinx, keluarga Speedster 22i dari Achronix, dan kelompok ProASIC3 dari Microsemi.

Aplikasi FPGA:

FPGA telah memperoleh pertumbuhan pesat selama dekade terakhir karena berguna untuk berbagai aplikasi. Aplikasi spesifik dari FPGA mencakup pemrosesan sinyal digital, bioinformatika, pengontrol perangkat, radio yang ditentukan perangkat lunak, logika acak, prototipe ASIC, pencitraan medis, emulasi perangkat keras komputer, integrasi beberapa SPLD, pengenalan suara , kriptografi, penyaringan dan pengkodean komunikasi dan banyak lagi.

Biasanya, FPGA disimpan untuk aplikasi vertikal tertentu yang volume produksinya kecil. Untuk aplikasi volume rendah ini, perusahaan teratas membayar biaya perangkat keras per unit. Saat ini, dinamika kinerja dan biaya baru telah memperluas jangkauan aplikasi yang layak.

“diagram pengkabelan switching dua arah ”

Penerapan FPGA

Beberapa Aplikasi FPGA yang Lebih Umum adalah: Kedirgantaraan dan Pertahanan, Elektronik Medis, Prototipe ASIC, Audio, Otomotif, Siaran, Elektronik Konsumen, Sistem Moneter Terdistribusi, Pusat Data, Komputasi Kinerja Tinggi, Industri, Medis, Instrumen Ilmiah, Sistem keamanan , Pemrosesan Video & Gambar, Komunikasi Kabel, Komunikasi Nirkabel .

Ide Proyek Berbasis FPGA:

Berikut adalah daftar ide proyek berbasis FPGA untuk bereksperimen dengan Verilog HDL dan VHDL untuk mahasiswa teknik tahun terakhir. Itu daftar ide proyek elektronik berdasarkan FPGA diberikan di bawah ini:

Ide Proyek Berbasis FPGA

Sistem Login Keamanan Berdasarkan FPGA
CHIP Alat Bantu Dengar Digital Berbasis FPGA
Arsitektur Ekstraksi Fitur Gambar Real Time Berbasis FPGA
Desain & Implementasi Berbasis FPGA dari Mp4 Decoder
Berbasis FPGA Sistem Kontrol Sinyal Lalu Lintas Desain dan implementasi
Generasi Pembawa Frekuensi Tinggi berbasis FPGA untuk Kompresi Pulsa Menggunakan Algoritma Cordic
Desain dan Sintesis Blok Logika yang Dapat Diprogram dengan gerbang Makro dan LUT Campuran
Aplikasi Rancangan Prosesor Set Instruksi Khusus, Implementasi, dan Studi untuk Tugas DSP Khusus
Perancangan dan Implementasi Unit Sinkronisasi untuk Penerima Uplink WCDMA
Implementasi FPGA Algoritma FFT untuk IEEE 802.16e (Mobile WiMAX)
Perancangan Berbasis FPGA GPS (Sistem Kepemilikan Global) -GSM (Sistem Global untuk Mobiles) Mobile Navigator
Vektor Ruang PWM (Modulasi Lebar Pulsa) untuk Pengonversi Tiga Tingkat: Implementasi LabVIEW
Desain dan Implementasi platform Multi Prosesor yang Dapat Diprogram untuk Pemrosesan Tertanam Berkinerja Tinggi
Ekstensi dan Peningkatan Pengoptimalan Prosesor Berkinerja Tinggi untuk FPGA
Pengembangan dan Evaluasi Kontrol Berorientasi Lapangan menggunakan LabVIEW FPGA
Sintesis Frekuensi Digital Langsung dalam FPGA
Platform Multi-Prosesor Desain dan Program untuk Pemrosesan Tertanam Berkinerja Tinggi
Desain dan Integrasi Eksplorasi Ruang Angkasa dari Field Programmable Counter Arrays Menggunakan FPGA
Implementasi FPGA dari Teleskop Icecube untuk Deteksi Trek Neutrino
Interpolasi Gambar Tampilan 3D di Firmware
Arsitektur dan Implementasi Sistem MIMO Sphere
Arsitektur Superscalar Power Efficient FFT (Fast Fourier Transform)
linear feedback shift Register (LFSR) Pengoptimalan daya untuk BIST daya rendah

Setelah menghabiskan waktu Anda yang berharga untuk artikel ini, kami yakin bahwa, Anda telah mendapatkan ide bagus tentang arsitektur FPGA dan TENTANG memilih topik proyek pilihan Anda dari ide proyek berbasis FPGA, dan berharap Anda memiliki cukup kepercayaan diri untuk mengambil topik apa pun dari daftar. Untuk detail lebih lanjut dan bantuan tentang proyek-proyek ini, Anda dapat menulis kepada kami di bagian komentar yang diberikan di bawah ini.

Kredit Foto: