پرش به محتوا

سفارش طراحی سخت افزار

وقتی صحبت از طراحی سخت افزار می‌شود، یکی از بهترین انتخاب ها FPGA است.

انتخاب های دیگر میتواند ARM یا AVR و موارد دیگر باشد. گاهی اوقات نیز، نیاز به پردازنده نیست.

انواع پردازنده ها
  1. GPU
  2. CPU
  3. ARM
  4. PIC
  5. FPGA
  6. ASIC
  7. AVR
مقایسه پردازنده ها

انتخاب بهترین پردازنده و مقایسه FPGA، CPU، GPU و ASIC

بررسی دقیقتر FPGA:

یک مدار مجتمع دیجیتال است که می‌تواند به صورت سخت افزاری (نه نرم افزاری) برنامه‌ریزی شود.

طراحی سخت افزار با FPGA

طراحی سخت افزار با FPGA

برخلاف ASIC که یک بار برای همیشه برای وظیفه خاص، پیاده سازی می‌شود، FPGA  انعطاف‌پذیر است و می‌توان آن را برای کارهای مختلف برنامه‌ریزی کرد. به عبارت دیگر، FPGA مانند یک سخت افزار قابل برنامه ریزی است.

پردازنده ها در طراحی

سخت افزار میتواند پردازنده های مختلفی داشته باشند از جمله ARM، PIC و دیگر میکروکنترلرها.

یکی از بهترین انتخاب ها میتواند FPGA باشد. چرا؟

  • پردازش موازی
  • پردازش پر قدرت و سریع
  • توان مصرفی پایین
  • پیاده سازی سخت افزاری
  • بهینه سازی مدارات سخت افزاری دیجیتال
  • شبیه سازی مدارات سخت افزاری قبل از ساخت مانند ASIC

مراحل طراحی سخت افزار

مراحل پیاده سازی سخت افزار | طراحی و ساخت تجهیزات الکترونیکی

مراحل پیاده سازی سخت افزار

RFP طراحی سخت افزار

نیازمندی‌ها

فهرست جامعی از نیازمندی‌های کلی پروژه بیان میشود.

استانداردها

تعریف استانداردها یا مشخص کردن شماره استاندارد مربوطه.

شرایط استفاده

شرایط محیطی و استفاده‌ای که در طراحی سخت افزار مهم است، بیان می‌شود. این شرایط شامل دما، رطوبت، گرد و غبار، نویز، تعداد ساعات روشن بودن دستگاه در ۲۴ ساعت و سایر عوامل محیطی است که بر ساخت دستگاه تأثیر می‌گذارند.

نحوه تحویل

توافق های تحویل پروژه از اهمیت بالایی برخوردارند. کارفرما و مجری باید در نهایت با رعایت استانداردهای مشخصی، پروژه را به اتمام برسانند.

قیمت پیشنهادی

کارفرما می‌تواند یک قیمت یا محدوده قیمتی برای پروژه پیشنهاد دهد که توسط مجری مورد بررسی قرار می‌گیرد.

زمان اجرای پروژه

گانت یا زمان‌بندی اجرای پروژه توسط کارفرما یا مجری تعیین می‌شود.

کیفیت

کیفیت مورد انتظار برای پروژه تعریف می‌شود. این مفهوم بسته به نوع پروژه متفاوت است؛ به عنوان مثال، میزان نویز پذیری در مدارات الکتریکی یا تحمل فشار بتن در پروژه‌های عمرانی.

تعریف الگوریتم

متخصصان کارفرما، الگوریتم‌ها و بلوک دیاگرام‌های سیستم را تعیین و مسئله را برای مجری طرح شفاف می‌کنند. در صورت نیاز، این موارد ممکن است به صورت جلسات حضوری یا آنلاین مطرح شوند.

 

معرفی نسخه‌های قبلی

اگر دستگاه مورد نظر دارای نسخه‌های قبلی است، این نسخه‌ها می‌توانند نقطه شروع مناسبی برای پروژه جدید باشند.

کدها و سخت‌افزارهای موجود

برخی از کدها و سخت‌افزارهای موجود ممکن است در پروژه جدید قابل استفاده باشند.

شباهت با دستگاه خارجی

در برخی موارد، هدف سازنده رسیدن به محصولی مشابه یک دستگاه خارجی است که می‌تواند کاتالوگ‌ها یا مشخصات دستگاه مورد نظر را به مجری اعلام کند.

کلیت تکمیل یک تکمیل یک پروژه توسط شرکت آریا دنا صنعت در تصویر بالا مشاهده میشود و برخی جزییات در ادامه آمده است.

1-طراحی الگوریتم

قبل از شروع برنامه‌ریزی FPGA، نیاز است که الگوریتم مناسبی برای مساله مورد نظر طراحی شود. الگوریتم باید طوری طراحی شود که هم قابل پیاده سازی روی سخت افزار باشد و هم مساله را به صورت بهینه حل کند.
معمولا برای انتخاب الگوریتم تخصص سیستم و تخصص سخت افزار به صورت همزمان لازم است.

2. پردازنده مناسب

پس از طراحی الگوریتم، میزان منابع سخت افزاری مورد نیاز به صورت حدودی مشخص میشود. بنابراین میتوان از بین انواع مختلف پردازنده های تولید شده بهینه ترین مورد را انتخاب کرد.

در ایران بیشتر انتخاب ها از شرکت Xilinx یا AMD صورت میگیرد.

انجام پروژه FPGA

انجام پروژه FPGA

3.انتخاب یا طراحی برد مناسب
طراحی برد

طراحی برد PCB

پس از انتخاب پردازنده باید برد مناسب آن یا انتخاب شود یا طراحی و تولید شود. همچنین باید به ارتباطات برد و دیگر امکانات برد نیز توجه شود.

مثلا میزان حافظه یا ارتباطات مانند شبکه اترنت نیز باید مد نظر قرار گیرد.

4.طراحی سخت افزار با زبان سخت افزار

پس از الگوریتم مناسب، نوبت به پیاده‌سازی آن می‌رسد. اگر پردازنده FPGA باشد، یکی از زبان‌های برنامه‌نویسی سخت افزار مانند VHDL یا Verilog برای پیاده سازی انتخاب میشود. اگر پردازنده ARM باشد میتوان از زبان های C و C++ برای برنامه نویسی استفاده کرد.

همچنین دیگر پردازنده ها دارای زبان و نرم افزار مخصوص جهت برنامه ریزی هستند.

تبدیل الگوریتم به کد VHDL ،Verilog یا C یکی از مراحل حساس در طراحی است. این مرحله نیاز به دانش و تخصص فنی در زمینه برنامه نویسی دارد. تمامی جزئیات الگوریتم با استفاده از کدهای سخت افزاری و آیپی های استاندارد پیاده سازی میشود.

نرم افزار های برنامه نویسی

نرم‌افزارهای ISE، Vivado، و Quartus ابزارهای قدرتمندی هستند که برای طراحی سخت افزار با استفاده از FPGA مورد استفاده قرار می‌گیرند.

1.FPGA

ISE

ISE یک ابزار است که توسط Xilinx توسعه یافته است. این نرم‌افزار برای پیاده‌سازی و شبیه‌سازی طرح‌های دیجیتال روی FPGAهای Xilinx استفاده می‌شود.

Vivado

Vivado نیز توسط Xilinx توسعه یافته و جایگزین ISE شده است. Vivado به خصوص برای FPGAهای سری 7 و UltraScale  مناسب است و از رابط کاربری بهتری برخوردار است.

Quartus

Quartus نرم‌افزاری است که توسط Intel (Altera) توسعه یافته است و برای طراحی و پیاده‌سازی روی FPGAهای این شرکتها استفاده می‌شود.

2.ARM:

– زبان‌های برنامه‌نویسی: C، C++

– نرم‌افزارهای برنامه‌نویسی: Keil µVision، ARM DS-5، GNU Toolchain (برای برنامه‌نویسی در محیط‌های متن‌باز)

3.PIC:

– زبان‌های برنامه‌نویسی: C، Assembly

– نرم‌افزارهای برنامه‌نویسی: MPLAB X IDE، XC8 Compiler

4.AVR:

– زبان‌های برنامه‌نویسی: C، Assembly

– نرم‌افزارهای برنامه‌نویسی: Atmel Studio، AVR-GCC

5.شبیه‌سازی و تست
پروژه fpga

شبیه سازی پروژه FPGA

پس از نوشتن کد، نوبت به شبیه‌سازی و تست آن می‌رسد. شبیه‌سازی کمک می‌کند تا مشکلات احتمالی در طراحی سخت افزار را قبل از اجرای واقعی بر روی FPGA شناسایی و رفع کنیم. برای این کار می‌توانید از ابزارهای شبیه‌سازی مختلف مانند ModelSim استفاده کنیم.

طبق نظر متخصصین شرکت آریا دنا صنعت، شبیه سازی در دو مرحله انجام میشود:

1-شبیه سازی مدارات آنالوگ که میتواند با نرم افزارهایی مانند Pspice انجام گیرد.

2-شبیه سازی کدهای سخت افزاری که با نرم افزارهایی مانند Multisim انجام میگیرد.

6.پیاده‌سازی نهایی و بهینه‌سازی

پس از اتمام شبیه‌سازی و تست، نوبت به پیاده‌سازی نهایی روی FPGA یا دیگر پردازنده ها می‌رسد.

در این مرحله، باید کد را بر روی پردازنده برنامه‌ریزی کرده و عملکرد آن را در شرایط واقعی بررسی کنیم. همچنین، ممکن است نیاز باشد که برخی بهینه‌سازی‌ها را برای بهبود عملکرد و کاهش مصرف منابع انجام دهیم.

7.تکمیل محصول

تکمیل محصول–

پس از موارد بالا نوبت به پیاده‌سازی نرم‌افزار، شبکه و تولید قاب مکانیکی می‌رسد تا یک پروژه طراحی سخت افزار نهایی شود. نرم‌افزار باید با پردازنده هماهنگ باشد و به درستی ارتباط های مد نظر را پیاده‌سازی کند.

پیاده‌سازی شبکه و انتخاب پروتکل‌های مناسب مانند Ethernet یا SPI برای ارتباط بین سخت افزار و نرم افزار ضروری است.

در نهایت، طراحی و ساخت قاب مکانیکی که از اجزای داخلی محافظت کرده و ظاهر جذابی به محصول می‌بخشد.

دیتالاگر

دیتالاگر | data logger

ارتباط با ما برای طراحی سخت افزار

ارتباط

شرکت آریا دنا صنعت، با تجربه و تخصص چندین ساله طراحی و ساخت ادوات سخت افزار و نرم افزاری.

میتوانید از صفحه تماس با ما برای طرح سفارش خود اقدام نمایید.