APPLICAZIONI ATTUALI DELL'ELETTRONICA DIGITALE
In questo corso di elettronica digitale abbiamo studiato semplicemente dei blocchi base e una loro limitata interconnessione.
In laboratorio abbiamo montato su bb e realizzato alcune funzioni tramite IC SSI e MSI.
Oggi il mercato richiede prestazioni sempre più spinte e quindi IC molto complessi ma, come in una costruzione della Lego, le funzioni di base non cambiano: cambia la complessità, l'architettura, l'interconnessione e sorge la necessità di trovare strumenti descrittivi efficaci di schemi logici che contengono anche milioni di porte collegabili secondo le necessità!
Tra le varie soluzioni fornite dal mercato spiccano, per la loro flessibilità, le FPGA (Field Programmable Gate Array) formate da matrici di blocchi funzionali programmabili e collegabili tra di loro in modo sw: quindi lo schema logico hw si può riconfigurare a piacere tramite istruzioni sw!
La soluzione è diversa da quella con microcontrollore in cui l'hw è costante e certamente ridondante per eseguire le istruzioni depositate in memoria con tutte le conseguenze legate al loro caricamento, alla decodifica, ecc...
Con una FPGA programmiamo le connessioni hw strettamente necessarie per eseguire soltanto le determinate funzioni necessarie: il vantaggio è che l'hw è ottimizzato per il compito specifico e quindi la soluzione dovrebbe essere prossima a quella ottimale.
Ad es. se l'unica operazione matematica prevista è la divisione per 2, si comprende che non è necessaria una ALU... che invece rappresenta il cuore operativo del micro.
Si pone il problema di descrivere in modalità testuale schemi logici complessi (anche per evitare i caotici fili di collegamento); efficaci soluzioni sono il linguaggi VHDL (Very high speed integrated circuit Hardware Description Language) e Verilog: il progettista scrivendo semplicemente una successione di istruzioni in un file di testo, con modalità simile ad un classico linguaggio di programmazione, descrive i blocchi hardware (ingressi, uscite e funzionalità) e le loro connessioni.
Ambienti di simulazione e di compilazione, con il supporto di opportune librerie, aiutano a ricavare la soluzione ottimale e a trasferirla sul IC programmabile. Alcune case costruttrici forniscono versioni limitate di questi ide gratuitamente.
Sembra complicato, ma non lo è troppo; per chi vuole iniziare:
In questo video si illustra un semplice approccio ad una FPGA della Altera.
In questo pdf una guida introduttiva VHDL in italiano, molto ben fatta