دوره FPGA و VHDL و برنامه‌نویسی VHDL

آنچه یاد خواهید گرفت:

• هدف یادگیری - دانشجویان مهارت‌های اولیه برنامه‌نویسی را توسعه می‌دهند. نتیجه یادگیری - آنها قادر به نوشتن و اشکال‌زدایی برنامه‌های ساده خواهند بود.
• جدول زمانی و بودجه پروژه در علوم کامپیوتر می‌تواند بسته به پروژه خاص، دامنه، پیچیدگی و منابع موجود آن بسیار متفاوت باشد.
• پروژه‌های علوم کامپیوتر، مانند هر نوع پروژه دیگری، با ریسک‌های ذاتی همراه هستند که می‌توانند بر موفقیت آنها تأثیر بگذارند. درک و پیشگیری
• برای مدیریت مؤثر پروژه علوم کامپیوتر و کاهش ریسک‌های ناشی از آن، باید از یک رویکرد ساختاریافته پیروی شود.

توضیحات دوره

در این دوره، دانشجویان با سیستم‌های دیجیتال و نحوه‌ پیاده‌سازی کد روی سخت‌افزارها آشنا می‌شوند. ما از برنامه‌نویسی VHDL با استفاده از نرم‌افزار Xilinx Vivado استفاده کرده و خروجی کد را از طریق نمودارهای گرافیکی و شماتیک روی صفحه نمایش بررسی می‌کنیم.
VHDL (زبان توصیف سخت‌افزاری با سرعت بسیار بالا) یک زبان توصیف سخت‌افزاری است که به طور متداول در طراحی دیجیتال و مدارهای الکترونیک استفاده می‌شود. این زبان به مهندسان اجازه می‌دهد که رفتار سیستم‌های دیجیتال را توصیف و شبیه‌سازی کرده و مدارهای دیجیتال پیچیده‌ای طراحی کنند.

در اینجا برخی نکات کلیدی درباره VHDL آمده است:

• هدف - VHDL برای طراحی و توصیف سیستم‌های دیجیتال در سطوح مختلف انتزاع، از معماری سیستم سطح بالا تا پیاده‌سازی مدار سطح پایین استفاده می‌شود. این زبان به مهندسان امکان مدل‌سازی، شبیه‌سازی و سنتز طراحی‌های دیجیتال را می‌دهد.
• VHDL در صنایع مختلف از جمله مخابرات، هوافضا، خودرو و الکترونیک مصرفی به طور گسترده‌ای استفاده می‌شود. این زبان به مهندسان امکان می‌دهد که سیستم‌های دیجیتال پیچیده‌، از مدارهای مجتمع کوچک تا سیستم‌های بزرگ روی تراشه (SoCs) را طراحی، شبیه‌سازی و پیاده‌سازی کنند.
• سینتکس و ساختار - VHDL از مدل برنامه‌نویسی همزمان پیروی می‌کند، جایی که چندین فرآیند می‌توانند به طور همزمان اجرا شوند. این زبان سینتکس دقیقی دارد و از کلیدواژه‌ها، تایپ‌های داده‌ و عملگرها برای توصیف مدارهای دیجیتال و رفتار آنها استفاده می‌کند.
• مدل‌سازی سیستم‌های دیجیتال - VHDL به مهندسان اجازه می‌دهد تا رفتار سیستم‌های دیجیتال را از طریق استفاده از عبارات همزمان، عبارات فرآیند و تخصیص‌های سیگنال توصیف کنند. این زبان از مدل‌سازی منطق ترکیبی، منطق ترتیبی و مدارهای دیجیتال پیچیده پشتیبانی می‌کند.
• شبیه‌سازی و تست - VHDL از شبیه‌سازی پشتیبانی می‌کند که به مهندسان اجازه می‌دهد طراحی‌های خود را قبل از پیاده‌سازی واقعی تأیید و اعتبارسنجی کنند. ابزارهای شبیه‌سازی می‌توانند رفتار مدارهای دیجیتال را شبیه‌سازی کرده و عملکرد آنها را تحت سناریوهای مختلف تست کنند.
• سنتز - طراحی‌های VHDL می‌توانند به پیاده‌سازی‌های سخت‌افزاری واقعی سنتز شوند. ابزارهای سنتز کد VHDL را تحلیل کرده و توصیف‌های سخت‌افزاری معادل، مانند نت‌لیست‌های سطح گیت یا طراحی‌های سطح انتقال-ثبات (RTL) که می‌توانند برای پیاده‌سازی فیزیکی استفاده شوند، تولید می‌کنند.
• سلسله‌مراتب طراحی - VHDL از طراحی سلسله‌مراتبی پشتیبانی می‌کند و به مهندسان اجازه می‌دهد تا سیستم‌های پیچیده را به ماژول‌های کوچک و قابل مدیریت تقسیم کنند. این ماژول‌ها می‌توانند به هم متصل شوند تا سیستم‌های دیجیتال بزرگ‌تری ایجاد کنند.
• قابلیت استفاده مجدد - VHDL با اجازه دادن به مهندسان برای ایجاد طراحی‌های پارامتری و جنریک، قابلیت استفاده دوباره را ترویج می‌کند. ماژول‌ها یا کامپوننت‌ها می‌توانند به روشی جنریک طراحی شوند که امکان استفاده آسان در پروژه‌ها یا طراحی‌های سیستم‌های مختلف را فراهم کند.
• اعتبارسنجی و اشکال‌زدایی - VHDL ساختارهایی برای توسعه testbench فراهم می‌کند که به مهندسان اجازه می‌دهد محرک ایجاد کرده و رفتار طراحی‌های خود را در حین شبیه‌سازی نظارت کنند. testbenchs در اعتبارسنجی و اشکال‌زدایی سیستم‌های دیجیتال کمک می‌کنند.

VHDL به طور گسترده در صنایع مختلف، از جمله مخابرات، هوافضا، خودرو و لوازم الکترونیکی مصرفی استفاده می‌شود. این زبان مهندسان را قادر می‌سازد تا سیستم‌های دیجیتال پیچیده، از مدارهای مجتمع کوچک تا سیستم‌های روی تراشه (SoC) در مقیاس بزرگ، را طراحی، شبیه‌سازی و پیاده‌سازی کنند.

این دوره برای چه کسانی مناسب است؟

• این دوره برای دانشجویان IOT طراحی شده که می‌خواهند در زمینه IOT از طریق برنامه‌نویسی PLC و VHDL که زبان توصیف سخت‌افزاری با سرعت بسیار بالا است، فعالیت کنند.