Ανάπτυξη εφαρμογών, εξερευνώντας τις δυνατότητες του Digilent Nexys A7, χρησιμοποιώντας τη VHDL και το Vivado Design Suite της Xilinx.

Abstract

Στόχος της παρούσας πτυχιακής εργασίας είναι η εμβάθυνση στη σχεδίαση ψηφιακών συστημάτωνχρησιμοποιώνταςμία γλώσσα περιγραφής υλικού και κυκλώματα FPGA (FieldProgrammableGateArray), λαμβάνοντας υπόψη τόσο την πρόοδο στον συγκεκριμένο επιστημονικό τομέα, όσο και την περιορισμένη πρόσβαση σε οικονομικούς πόρους. Προς την κατεύθυνση αυτή, λοιπόν, μελετήθηκε συστηματικά η γλώσσα περιγραφής υλικού VHDL και συντάχθηκε ένας σύντομος οδηγός χρήσης, ο οποίος περιλαμβάνειταβασικά χαρακτηριστικά τής γλώσσας που θα χρησιμοποιηθούν στο εργαστήριο. Στην συνέχεια δοκιμάστηκε το λογισμικό πακέτο Vivado της Xilinx, το οποίο είναι ένα πλήρες περιβάλλον σχεδίασης κυκλωμάτων και υλοποίησης με παρατάξεις πυλών (FPGA). Περιγράφηκαν αναλυτικά τα βήματα σχεδίασης και προσομοίωσης. Για την ολοκλήρωση και δοκιμαστική λειτουργία των κυκλωμάτων χρησιμοποιήθηκε μια αναπτυξιακή πλακέτα Nexys Α7 της Digilent που περιέχει το FPGA της οικογένειας Artix-7 της Xilinx. Ακολούθως αναπτύχθηκαν σε αυτήν την πλακέτα, ως δείγματα, ασκήσεις χρησιμοποιώντας τέσσερα ψηφία 7 τομέων (sevensegmentdisplays), τον ενσωματωμένο αισθητήρα θερμοκρασίας και το ενσωματωμένο επιταχυνσιόμετρο.

The purpose of this final project is to delve into the design of digital systems using a hardware description language and FPGAs (Field Programmable Gate Arrays), taking into account both advances in science and limited access to financial resources. To this end, the VHDL hardware description language was systematically studied and a short user guide was compiled, which includes the basic features of the language to be used. The Xilinx Vivado software package was then tested, which is a complete circuit design and gateway implementation (FPGA) environment. The design and simulation steps were described in detail. A Digilent Nexys A7 development board containing the Xilinx Artix-7 family FPGA was used to complete and test the circuits. Exercises were then developed on this board as samples using the seven-segment displays, the built-in temperature sensor and the built-in accelerometer.