Przegląd zestawów uruchomieniowych firmy Digilent Inc.

Amerykańska firma Digilent założona w 1990 roku jest znana jako producent zestawów uruchomieniowych zbudowanych z wykorzystaniem następujących platform sprzętowych:

Do rozbudowy funkcjonalności wyżej wymienionych zestawów można wykorzystać opracowane przez firmę Digilent płytki rozszerzające o wspólnej nazwie Pmod™. Zawierają one, w zależności od typu, różne rodzaje czujników, układów interfejsowych, pamięci, urządzeń wejścia/wyjścia itp. Płytki rozszerzające komunikują się z płytami bazowymi za pomocą 6- lub 12-pinowych konektorów (w postaci dwurzędowej listwy kołkowej). Znaczna część z opracowanych płytek Pmod™ zbudowana jest z wykorzystaniem cenionych układów firm Analog Devices oraz Linear Technology.

Digilent Inc. jest również producentem programatorów z interfejsem high-speed JTAG oraz SPI/USB2.0, które współpracują z zestawami uruchomieniowymi dedykowanymi układom Xilinx oraz z mikrokontrolerami ATMEL AVR. Do obsługi programatorów (konfiguracja i programowanie układów docelowych) producent udostępnia bezpłatny, prosty w obsłudze program Adept.

W celu przybliżenia możliwości zestawów uruchomieniowych opracowanych przez firmę Digilent Inc. przyjrzyjmy się dwóm z nich:

1. Zestaw Basys™3 (410-183P-KIT)

Do niedawana barierą dla konstruktorów chcących użyć w swoim projekcie/aplikacji układu FPGA był relatywnie wysoki koszt zakupu podstawowych narzędzi sprzętowych. Nie bez znaczenia jest również postępująca miniaturyzacja układów scalonych (pojawienie się ciekawych układów w obudowach typu BGA oraz LGA z setkami wyprowadzeń), co może powodować trudności z opracowaniem prototypu (związane z poprawnością montażu układu na płytce). Remedium na to są zestawy uruchomieniowe firmy Digilent, wśród nich Basys™3.

Sercem omawianego zestawu jest układ FPGA XILINX z rodziny Artix™-7 zawierający:

• 33280 bramek logicznych zgrupowanych w 5200 klastrach. Każdy klaster zawiera cztery 6-wejściowe tablice (look-up table, LUT) – łącznie 20800 i 8 przerzutników (łącznie 41600). Tablice służą do przechowywania przygotowanych wcześniej danych, co umożliwia zaoszczędzenie czasu potrzebnego do ich wyliczenia kosztem większego zużycia pamięci. Tablice mają zastosowanie wszędzie tam, gdzie wykonywane obliczenia są powtarzalne;
• 1800 kbitów szybkiej pamięci RAM;
• 5 generatorów sygnałów taktujących, każdy z własną pętlą fazową PLL;
• 90 klasterów DSP (Digital Signal Processing - przetwarzania sygnałów cyfrowych);
• maksymalna wewnętrzna częstotliwość taktowania przekraczająca 450MHz;
• wbudowany przetwornik analogowo-cyfrowy.

W skład otoczenia układu FPGA wchodzi:

• 16 przełączników,
• 16 diod LED,
• 5 przycisków monostabilnych typu TACT-SWITCH,
• 4-cyfrowy wyświetlacz 7-segmentowy LED,
• 4 złącza rozszerzeń Pmod™,
• wyjście VGA z 12-bitowa głębią kolorów,
• mostek USB-UART,
• dodatkowa pamięć szeregowa Flash,
• port USB HID (Human Interface Device).

Na płycie prezentowanego zestawu zintegrowano także programator-konfigurator FPGA wyposażony w interfejs USB. Zestaw uruchomieniowy Basys™3 został zaprojektowany do współpracy ze środowiskiem programistycznym Xilinx Vivado Design Suite, oferującym między innymi rozbudowany analizator stanów logicznych/sygnałów na szeregowych portach wejścia/wyjścia.

2. Zestaw uruchomieniowy chipKIT™ Wi-FIRE (410-302P-KIT)

chipKIT™ jest nazwą produkowanych przez Digilent Inc. serii zestawów uruchomieniowych z mikrokontrolerami PIC32 oraz płytek rozszerzeniowych. Zestaw został zbudowany z użyciem mikrokontrolera PIC32MZ2048ECG. 

Jego podstawowe cechy to:

• maksymalna częstotliwość taktowania 200 MHz,
• wydajność 330 DMIPS,
• 2MB pamięci programu Flash,
• architektura MIPS32, rdzeń microAptive,
• rozbudowana w stosunku do poprzedników (mikrokontrolery PIC32 serii MX) część DSP.

Jeżeli chodzi o dostępne peryferia, zestaw chipKIT™ Wi-FIRE jest wyposażony w:

• wbudowany moduł Wi-Fi MRF24WG0MA,
• gniazdo kart microSD,
• złącze USB A oraz USB micro-AB,
• 4 diody LED,
• 2 przyciski monostabilne typu TACT-SWITCH,
• potencjometr do zadawania wielkości analogowej,
• 43 linie wejścia/wyjścia mikrokontrolera zostały wyprowadzone na gniazda szpilkowe. Rozmieszczenie tych gniazd jest odpowiada standardowi Arduino™.

Zestaw uruchomieniowy Wi-FIRE jest obsługiwany (podobnie jak inne zestawy z serii chipKIT™) przez bezpłatne, opracowane przez firmę Digilent Inc. środowisko programistyczne MPIDE, które jest bardzo podobne do powszechnie znanego Arduino™ IDE. Oprogramowanie zostało zaprojektowane tak, aby zapewnić maksymalnie dużą kompatybilność z istniejącymi kartami rozszerzeń (shield), aplikacjami, materiałami i programami szkoleniowymi Arduino™. Zestaw Wi-FIRE może być również obsługiwany z poziomu środowiska MPLAB X firmy Microchip, lecz w tym wypadku wymaga zastosowania zewnętrznego, dedykowanego programatora/debuggera (np. PICKit-3).

Przedstawione w niniejszym opracowaniu zestawy to jedynie niewielki wycinek z oferty produktów firmy Digilent Inc. Należy jeszcze wspomnieć o fakcie, że możliwe jest uzyskanie zniżki na zakup niektórych zestawów uruchomieniowych z przeznaczeniem dla szkół i uczelni, co powinno ułatwić wyposażenie sal laboratoryjnych w nowoczesny sprzęt. Szczegółowe informacje produktach firmy Digilent Inc. są dostępne na stronie dystrybutora Digilent Inc., firmy Transfer Multisort Elektronik (www.tme.eu).

Źródło: TME