FPGA基本原理之一

国内首款 FPGA 云服务器，性能是通用 CPU 服务器 30 倍以上

版权声明:本文由薛梁原创文章,转载请注明出处: 文章原文链接:https://www.qcloud.com/community/article/628340001485134638 来源:腾云阁 https://www.qcloud.com/community FPGA(Field Programmable Gate Array)现场可编程门阵列,作为 ASIC 领域中的一种半定制电路而出现已有 30 年的历史了,它既解决了定制电路的无法改变功能的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点,…

深入理解CPU和异构计算芯片GPU/FPGA/ASIC （下篇）

3.2.1 CPU计算能力分析这里CPU计算能力用Intel的Haswell架构进行分析,Haswell架构上计算单元有2个FMA(fused multiply-add),每个FMA可以对256bit数据在一个时钟周期中做一次乘运算和一次加运算,所以对应32bit单精度浮点计算能力为:(256bit/32bit) 2(FMA) 2(乘和加) = 32 SP FLOPs/cycle,即每个时钟周期可以做32个单精度浮点计算. CPU峰值浮点计算性能 = CPU核数 CPU频率每周期执行的浮点操…

数字逻辑实践6-> 从数字逻辑到计算机组成 | 逻辑元件总结与注意事项

00 一些前言数字逻辑是计算机组成与体系结构的前导课,但是在两者的衔接之间并没有那么流畅,比如对面向硬件电路的设计思路缺乏.这篇总结是在数字逻辑和计组体系结构的衔接阶段进行的. 虽然这篇文是两门课的交接,也算是两个系列的一种过渡,但不代表我的数字逻辑部分就已经完成,这个系列后续会继续更新FPGA的小项目记录,以及阅读笔记等等. 本文主要是对于这个视频的笔记,我觉得很有用,加之此前我的实验报告由于课程关系不好直接往网上发,所以在这里整理一部分代码留作黑箱子.后续还会根据课程老师的要求对本文进行补…

【接口时序】8、DDR3驱动原理与FPGA实现（一、DDR的基本原理）

一. 软件平台与硬件平台软件平台: 1.操作系统:Windows-8.1 2.开发套件:无 3.仿真工具:无硬件平台: 1. FPGA型号:无 2. DDR3型号:无二. 存储器的分类存储器一般来说可以分为内部存储器(内存),外部存储器(外存),缓冲存储器(缓存)以及闪存这几个大类.内存也称为主存储器,位于系统主机板上,可以同CPU直接进行信息交换.其主要特点是:运行速度快,容量小.外存也称为辅助存储器,不能与CPU之间直接进行信息交换.其主要特点是:存取速度相对内存要慢得多,存储容量大…

[专业名词·硬件] 2、DC\DC、LDO电源稳压基本常识（包含基本原理、高效率模块设计、常见问题、基于nRF51822电源管理模块分析等）·长文

综述先看这里第一节的1.1简单介绍了DC/DC是什么: 第二节是关于DC/DC的常见的疑问答疑,非常实用: 第三节是针对nRF51822这款芯片电源管理部分的DC/DC.LDO.1.8的详细分析,对于研究51822的人很有帮助: 第四节是对DC/DC的系统性介绍,非常全面: 第五节讲稳压电路的,没太多东西,可以跳过: 第六节讲LDO的,包含LDO和DC/DC的选型建议.LDO电容的选择等,很好: 第七八两节从专业角度给出提高电源效率的建议(目前还用不到). 一.DC/DC转换器是什么意思 le…

上四条只是我目前总结菜鸟们在学习FPGA时所最容易跑偏的地

长期以来很多新入群的菜鸟们总是在重复的问一些非常简单但是又让新手困惑不解的问题.作为管理员经常要给这些菜鸟们普及基础知识,但是非常不幸的是很多菜鸟怀着一种浮躁的心态来学习 FPGA,总是急于求成. 本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/269398.htm 再加上国内大量有关FPGA的垃圾教材的误导,所以很多菜鸟始终无法入门.为什么大量的人会觉得FPGA难学?作为著名FPGA 提供商Altera授权的金牌培训师,本管理员决心开贴来详细讲一下菜鸟觉得FPGA…

实验箱FPGA部分测试报告及A8与FPGA链接测试报告

其实,我一开始还以为实验箱不会有什么问题只是让我们多学习东西才做这个测试的,结果发现还真的有不少问题. 1.实验准备部分安装驱动时,win10系统无法正确安装usb-blaster Windows 8及以上的系统无法正常安装USB-Blaster驱动,在网上查找后发现了相关的解决办法按部就班完成工作后,就可以安装USB-Blaster驱动了. 2.各实验情况实验一:拨码开关程序设计一.实验目的 1.了解拨码开关的工作方式. 2.学习LED灯的共阳极接法及FPGA通过拨码开关控制LED的实…

【转】关于FPGA中建立时间和保持时间的探讨

时钟是整个电路最重要.最特殊的信号,系统内大部分器件的动作都是在时钟的跳变沿上进行, 这就要求时钟信号时延差要非常小, 否则就可能造成时序逻辑状态出错:因而明确FPGA设计中决定系统时钟的因素,尽量较小时钟的延时对保证设计的稳定性有非常重要的意义. 1.1 建立时间与保持时间建立时间(Tsu:set up time)是指在时钟沿到来之前数据从不稳定到稳定所需的时间,如果建立的时间不满足要求那么数据将不能在这个时钟上升沿被稳定的打入触发器:保持时间(Th:hold time)是指数据稳定后保…

【小梅哥FPGA进阶教程】第九章基于串口猎人软件的串口示波器

九.基于串口猎人软件的串口示波器 1.实验介绍本实验,为芯航线开发板的综合实验,该实验利用芯航线开发板上的ADC.独立按键.UART等外设,搭建了一个具备丰富功能的数据采集卡,芯航线开发板负责进行数据的采集并将数据通过串口发送到PC机上,PC端,利用强大的串口调试工具--串口猎人,来实现数据的接收分析,并将数据分别以波形.码表.柱状图的形式动态显示出来,以让使用者能够直观的看到ADC采集到的信号细节.同时,用户也可以使用串口猎人通过串口给下位机(FPGA)发送指令,下位机将对接收到的指令进行解…

基于FPGA的中值滤波算法实现

在这一篇开篇之前,我需要解决一个问题,上一篇我们实现了基于FPGA的均值滤波算法的实现,最后的显示效果图上发现有一些黑白色的斑点,我以为是椒盐噪声,然后在做基于FPGA的中值滤波算法的实验时,我发现黑白斑点并没有消除,中值滤波本来是可以很好的滤掉椒盐噪声,所以说这里并不是椒盐噪声,最后经过我仔细的检查,终于明白了问题的所在.我所使用的Xilinx这款开发板的晶振为125Mhz,串口模块我使用前面设计好的代码,输入时钟为50Mhz,产生的接收完成标志信号也就是一个50Mhz的时钟周期,我这里将接收…

FPGA驱动VGA显示静态图片

一 .前言本文设计思想采用明德扬至简设计法.VGA是最常见的视频显示接口,时序也较为简单.本文从利用显示屏通过VGA方式显示测试图案及静态图片着手带大家接触图像显示应用,算是为后续VGA显示摄像头采集图像以及HDMI高清数字显示方式打个基础. 二.VGA显示原理关于VGA的详细解释可查看参考文献1,这里主要讲解下根据VGA的分辨率计算时钟频率的方式.以本文使用到的1024*768@60HZ为例. 一帧图像显示周期为Tv,在这段时间内VGA需要扫描806行,每行1344个点.所以每个点的持续周…

深度学习硬件：CPU、GPU、FPGA、ASIC

人工智能包括三个要素:算法,计算和数据.人工智能算法目前最主流的是深度学习.计算所对应的硬件平台有:CPU.GPU.FPGA.ASIC.由于移动互联网的到来,用户每天产生大量的数据被入口应用收集:搜索.通讯.我们的QQ.微信业务,用户每天产生的图片数量都是数亿级别,如果我们把这些用户产生的数据看成矿藏的话,计算所对应的硬件平台看成挖掘机,挖掘机的挖掘效率就是各个计算硬件平台对比的标准. 最初深度学习算法的主要计算平台是 CPU,因为 CPU 通用性好,硬件框架已经很成熟,对于程序员来说非常友好.…

边沿检测方法-FPGA入门教程

本节实验主要讲解FPGA开发中边沿检测方法,我们在设计中会经常用到.这个地方大家一定要理解. 1.1.1.原理介绍学习HDL语言设计与其他语言不一样,HDL语言设计需要考虑更多的信号的电气特性,时序特性.我们先看一下边沿检测的基本原理. 如上图,为我们待检测信号,可以看出边沿的特性:边沿两侧信号的电平发生了变化.红色为上升沿,绿色为下降沿.上升沿之前电平为低,上升沿之后电平为高.下降沿之前为电平为高,下降沿之后电平为低. 设计思路:设计一个多位寄存器key_sfr[2:0],每当系统时钟来一次…

《FPGA全程进阶---实战演练》第一章之如何学习FPGA

对于很多初学者,大部分都是急于求成,熟不知越是急于求成,最终越是学无所成,到头来两手空空,要学好FPGA,必须弄懂FPGA本质的一些内容. 1.FPGA内部结构及基本原理 FPGA是可以编程的,必须通过了解FPGA内部结构才能很好地理解为什么FPGA是可以编程的.学习FPGA不能像学习其他CPU芯片一样,看到Verilog或者VHDL就像看到C语言或者其它软件编程语言一样.一条条的读,一条条的分析.要冲破软件编程的思想. 那么FPGA为什么是可以“编程”的呢?首先来了解一下什么叫“程”.启示“程…

基于FPGA的5寸LCD显示屏的显示控制

基于FPGA的5寸LCD显示屏的显示控制作者:lee神 1,图像处理基础知识数字图像处理是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程.图像处理最早出现于 20 世纪 50 年代,当时的电子计算机已经发展到一定水平,人们开始利用计算机来处理图形和图像信息.数字图像处理作为一门学科大约形成于 20 世纪 60 年代初期.早期的图像处理的目的是改善图像的质量,它以人为对象,以改善人的视觉效果为目的.图像处理中,输入的是质量低的图像,输出的是改善质量后的图像,常用的图像处理方法有图像增…

目标反射回波检测算法及其FPGA实现之一：算法概述

目标反射回波检测算法及其FPGA实现之一:算法概述前段时间,接触了一个声呐目标反射回波检测的项目.声呐接收机要实现的核心功能是在含有大量噪声的反射回波中,识别出发射机发出的激励信号的回波.我会分几篇文章分享这个基于FPGA的回波识别算法的开发过程和原码,欢迎大家不吝赐教.以下原创内容欢迎网友转载,但请注明出处: https://www.cnblogs.com/helesheng.本文首先简要介绍基于FPGA的互相关反射回波检测算法的主要设计思路. 声呐测距的原理非常简单,如下图所示,抹香鲸在水…

LDPC译码器的FPGA实现

应用笔记 V0.0 2015/3/17 LDPC译码器的FPGA实现概述本文将介绍LDPC译码器的FPGA实现,译码器设计对应CCSDS131x1o1s文档中提到的适用于深空通信任务的LDPC编码.本文档将简述Verilog代码的基本结构和信号说明. 修订历史以下表格展示了本文档的修订过程日期版本号修订内容 2015/03/16 V1.0 初始版本,ISim仿真基本正确简介本文中FPGA实现特指通过Verilog HDL实现LDPC译码器功能,然而对于VHDL来说…

FPGA基础学习(9) -- 复位设计

目录 1. 常见问题 2. 常见的复位方式 3. 合理的复位设计 3.1 复位电平 3.2 异步复位同步化 3.3 恰到好处的复位 4. 补充 4.1 所谓的上电初始化参考文献一开始接触到FPGA,肯定都知道"复位",即简单又复杂.简单是因为初学时,只需要按照固定的套路--按键开关复位,见寄存器就先低电平复位一次,这样一般情况可以解决99%的问题,甚至简单的设计,就不可能有问题.复杂是因为复位本身是对大规模的硬件单元进行一种操作,必须要结核底层的设计来考虑问题. 1. 常见问题自…

基于FPGA的DDR3多端口读写存储管理系统设计

基于FPGA的DDR3多端口读写存储管理系统设计文章出处:电子技术设计发布时间: 2015/03/12 | 1747 次阅读每天新产品时刻新体验专业薄膜开关打样工厂,12小时加急出货机载视频图形显示系统主要实现2D图形的绘制,构成各种飞行参数画面,同时叠加实时的外景视频.由于FPGA具有强大逻辑资源.丰富IP核等优点,基于FPGA的嵌入式系统架构是机载视频图形显示系统理想的架构选择.视频处理和图形生成需要存储海量数据,FPGA内部的存储资源无法满足存储需求,因此需要配置外部存储器.…

FPGA第一篇：SRAM工作原理

一.SRAM概述 SRAM主要用于二级快速缓存(Level2 C ache). 它利用晶体管来存储数据.与DRAM相比,SRAM的速度快,但在同样面积中SRAM的容量要比其它类型的内存小. 大部分FPGA器件採用了查找表(Look Up Table,LUT)结构. 查找表的原理类似于ROM,其物理结构是静态存储器(SRAM), N个输入项的逻辑函数能够由一个2^N位容量的SRAM实现, 函数值存放在SRAM中,SRAM的地址线起输入线的作用,地址即输入变量值,SRAM的输出为逻辑函数值.由连线开…

影响FPGA设计中时钟因素的探讨。。。转

http://www.fpga.com.cn/advance/skill/speed.htm http://www.fpga.com.cn/advance/skill/design_skill3.htm 时钟是整个电路最重要.最特殊的信号,系统内大部分器件的动作都是在时钟的跳变沿上进行, 这就要求时钟信号时延差要非常小, 否则就可能造成时序逻辑状态出错:因而明确FPGA设计中决定系统时钟的因素,尽量较小时钟的延时对保证设计的稳定性有非常重要的意义. 1.1 建立时间与保持时间建立时间(Tsu:…

FPGA学习的一些误区

转载自网络,作者不详. 我常年担任多个有关FPGA学习研讨的QQ群管理员,长期以来很多新入群的菜鸟们总是在重复的问一些非常简单但是又让新手困惑不解的问题.作为管理员经常要给这些菜鸟们普及基础知识,但是非常不幸的是很多菜鸟怀着一种浮躁的心态来学习FPGA,总是急于求成.再加上国内大量有关FPGA的垃圾教材的误导,所以很多菜鸟始终无法入门.为什么大量的人会觉得FPGA难学?作为著名FPGA提供商Altera授权的金牌培训师,本管理员决心开贴来详细讲一下菜鸟觉得FPGA难学的几大原因. 1.不熟悉FP…

每天进步一点点------CRC码的FPGA实现

一.CRC码的FPGA实现之一CRC的原理实验目的学习用FPGA设计一个数据通信中常用的数据检错模块——循环冗余检验CRC模块,熟悉理解CRC的检错原理. 实验原理循环冗余检验(CRC)算法原理 (一)基本原理循环冗余检验(Cyclic Redundancy Check),是一种纠错能力很强,使用非常广泛的数据传输差错检错方法,是在串行通信中广泛采用的检验编码.CRC校验码的基本思想是利用线性编码理论,在发送端根据要传送的k位二进制码序列,以一定的规则产生一个校验用的监督码(既CRC码)…

关于分频器的FPGA实现整理思路

分频器是用的最广的一种FPGA电路了,我最初使用的是crazybingo的一个任意分频器,可以实现高精度任意分频的一个通用模块,他的思想在于首先指定计数器的位宽比如32位,那么这个计数器的最大值就是2^32=4294967296, 假设系统时钟为50MHz,那么假如要想实现输出频率为fout,那么可以使用的频率控制字为: K满足关系: ,那么设计计数器在每个时钟上升沿累加的值为K,当计数值为2^31时,clkout=1;否则clkout=0.最终即可以实现任意频率的输出,精度的计算方法为当K=1…