دوره طراحی تعبیه‌شده FPGA، بخش 1 - Verilog

آنچه یاد خواهید گرفت: طراحی رفتار سخت‌افزار با زبان توصیف سخت‌افزار Verilog شبیه‌سازی ماژول‌های Verilog این برنامه آموزشی شما را قدم‌به‌قدم در مسیر یادگیری Verilog همراهی می‌کند. در این مجموعه، یاد می‌گیرید چگونه طرح‌های خود را شبیه‌سازی کنید، چگونه آن‌ها را در یک FPGA به‌صورت واقعی پیاده‌سازی کنید، و در نهایت چگونه Soft Processor خودتان را طراحی و استفاده کنید این دوره‌ی اول درباره‌ی زبان توصیف سخت‌افزار Verilog است. این دوره، دوره‌ی System Verilog نیست. با این حال، یادگیری Verilog نقطه‌ی شروعی برای یادگیری System Verilog است (مشابه یادگیری C پیش از ++C). پیش‌نیازهای دوره دانش اولیه برنامه‌نویسی گاهی کمک می‌کند، اما نداشتن تجربه‌ی برنامه‌نویسی هم می‌تواند یک مزیت باشد، چون قرار است چیزی غیر از برنامه‌نویسی ترتیبی سنتی یاد بگیرید. با اینکه در این دوره مروری کوتاه ارائه می‌شود، داشتن دانش اولیه از الکترونیک دیجیتال همیشه مفید است. نه لزوماً مباحث پیشرفته، فقط اصول اولیه: گیت‌های منطقی، شاید فلیپ‌فلاپ‌ها، شمارنده‌ها، بافرهای سه‌حالته و موارد مشابه. در نهایت، یک بورد توسعه‌ی FPGA برای ساخت و آزمایش پروژه‌ها بسیار به کارتان می‌آید. از دوره‌ی دوم این مجموعه از آن استفاده خواهیم کرد. توضیحات دوره آیا احساس می‌کنید درباره‌ی میکروکنترلرها به اندازه‌ی کافی یاد گرفته‌اید؟ آیا می‌خواهید تکنیک‌های بیشتری برای طراحی کاربردهای تعبیه‌شده یاد بگیرید؟ نظرتان درباره‌ی روشی چیست که به شما اجازه می‌دهد سیستم‌های پربازده را همان‌طور طراحی کنید که طراحان حرفه‌ای تجهیزات انجام می‌دهند؟ اگر هنوز هم علاقه‌مند هستید، این برنامه آموزشی برای شماست. مجموعه‌ی طراحی تعبیه‌شده FPGA هنر ظریف طراحی FPGA را به شما آموزش می‌دهد. پس اصلاً FPGA چیست؟ پیش از ادامه، بگذارید بگویم FPGA یک میکروکنترلر نیست. یک کامپیوتر هم نیست. البته دست‌کم نه اگر نخواهید که میکروکنترلر یا کامپیوتر باشد. ساده‌ترین توضیحی که برای FPGA پیدا کرده‌ایم این است که یک تغییرشکل‌دهنده است! یک مدار مجتمع است که می‌تواند دقیقاً مانند مدار منطقی‌ای که می‌خواهید رفتار کند، و راهی که این رفتار موردنظر را به آن می‌فهمانید، بله، درست حدس زدید، از طریق برنامه‌نویسی است. اما این کار را با یک زبان برنامه‌نویسی انجام نمی‌دهید، بلکه با یک زبان توصیف سخت‌افزار انجام می‌دهید! در این دوره، Verilog را یاد خواهید گرفت که یکی از پرکاربردترین زبان‌های توصیف سخت‌افزار است (در کنار VHDL). با پارادایم هم‌زمان در کد Verilog و این‌که چگونه با این زبان قدرتمند سیستم‌های دیجیتال طراحی کنید آشنا خواهید شد. همچنین یاد می‌گیرید که HDLها کاربردهای متعددی از جمله: طراحی سیستم، شبیه‌سازی، و پیاده‌سازی روی یک تراشه‌ی سنتی یا جایگزین محبوب آن یعنی FPGA دارند. این فرصت را از دست ندهید. اولین قدم را به دنیای دیگر سیستم‌های تعبیه‌شده بردارید: طراحی تعبیه‌شده FPGA این دوره برای چه کسانی مناسب است؟ هر کسی که می‌خواهد طراحی FPGA را یاد بگیرد. سازندگان Arduino که می‌خواهند قدم بعدی را در سیستم‌های تعبیه‌شده بردارند. مهندسان سخت‌افزار که مایل‌اند با حوزه‌ی هیجان‌انگیز طراحی FPGA آشنا شوند. این دوره برای مهندسان باتجربه‌ی سیستم‌های تعبیه‌شده که در FPGA تخصص دارند مناسب نیست.