Biblioteca para a comunicação entre FPGA e dispositivos periféricos

Abstract

Esta dissertação apresenta um trabalho de desenvolvimento de metodologias e recursos para o aumento de produtividade no design de sistemas reconfiguráveis. Os avanços explosivos na densidade de transístores por chip, permitem hoje em dia fabricar dispositivos de lógica programável de elevada capacidade como as FPGAs, suficiente para implementar sistemas inteiros de elevada complexidade, ainda assim os sistemas normalmente não são auto contidos e requerem interacção com componentes standard e dispositivos periféricos. Torna-se portanto necessário implementar as respectivas interfaces. O processo de design de sistemas reconfiguráveis através de linguagens HDL é muito semelhante ao desenvolvimento de software para computadores de uso geral, como tal, são aplicáveis algumas técnicas desse domínio, tais como a utilização de bibliotecas de funções, reutilização de código, construção hierárquica, macros e templates, estas técnicas tem como vantagens o aumento de produtividade e abstracção de complexidade. O projecto é dedicado ao desenvolvimento dum conjunto de blocos reutilizáveis que implementam interfaces com periféricos de interacção com o utilizador, nomeadamente monitor VGA, teclado e rato, UART para ligação a PC com consola virtual/terminal de texto. Foi dedicada bastante ênfase na criação de parametrizações para os blocos desenvolvidos de modo a aumentar a adaptabilidade a diferentes alvos de integração, a criação de um hardware template como ponto de partida acelera o início de um novo projecto e a criação de um repositório on-line potencia a propagação e utilização do trabalho desenvolvido.

ABSTRACT: This dissertation presents a development work on methodologies and resources for the productivity increase in the design of reconfigurable systems. The explosive advances in the transistor density per chip allow nowadays to fabricate high capacity programmable logic devices such as FPGAs, sufficiently to implement entire systems with high complexity, nevertheless the systems normally are not self contained and require interaction with standard components and peripheral devices. It is therefore necessary to implement such interfaces. The design process of reconfigurable systems through HDL languages is very similar to the software development for general use computers, as such, some techniques from this domain are applicable, such as the use of function libraries, code reuse, hierarchical constructions, macros and templates, these techniques have the advantages of productivity increase and complexity abstraction. The project is dedicated to the development of a set of reusable blocks that implement interfaces with peripherals for interaction with the user, namely VGA monitor, keyboard and mouse, UART for connection to a PC virtual console/text terminal. Much emphasis was dedicated in the creation of parameterizations for the developed blocks to increase the adaptability to different integration targets, the creation of a hardware template as a starting point accelerates the start of a new project and the creation of an on-line repository potentiates the promulgation and utilization of the developed work