Pull to refresh
-2
0
Send message

Разработка цифровой аппаратуры нетрадиционным методом: Yosys, SpinalHDL, VexRiscv (ч. 2)

Level of difficultyHard
Reading time118 min
Views3.2K

Это вторая и заключительная часть большой статьи. Ознакомиться с первой частью можно по ссылке.

Основная прелесть использования ПЛИС, на мой взгляд, состоит в том, что разработка аппаратуры превращается в программирование со всеми его свойствами: написание и отладка кода как текста на специализированных языках описания аппаратуры (HDL); код распространяется в виде параметризованных модулей (IP-блоков), что позволяет его легко переиспользовать в других проектах; распределенная разработка обширным коллективом разработчиков с системой контроля версий, такой же, как у программистов (Git); и, как и в программировании, ничтожно низкая стоимость ошибки.

Последнее очень важно, так как если при разработке устройства классическим методом разработчик несет вполне существенные затраты на сборку и производство изделия, и любая схемотехническая ошибка или ошибка трассировки печатной платы — это всегда выход на очередную итерацию и попадание на деньги, то при работе с ПЛИС ошибки ничтожны по своей стоимости и легко устранимы. И даже если в серийном изделии обнаруживается ошибка, то её во многих случаях можно устранить очередным апгрейдом прошивки «в поле» без замены изделия. Короче, с приходом ПЛИС разработка цифровой аппаратуры все больше и больше выглядит как программирование, а это, помимо всего прочего, существенно понижает порог вхождения в тему, и все больше программистов становятся разработчиками «железа». А новые люди, в свою очередь, приносят с собой в индустрию новые подходы и принципы.

В этой статье я хочу поделиться своим небольшим опытом «программирования» микросхем ПЛИС и тем, как я постепенно погружался в тему ПЛИСоводства. Изначально я собирался написать небольшую заметку про открытый тулчейн для синтеза Yosys. Потом — про язык SpinalHDL и синтезируемое микропроцессорное ядро VexRiscv, на нём написанное. Потом — про замену микроконтроллеров микросхемами ПЛИС на примере моей отладочной платы «Карно». Но в процессе я погрузился в историю появления Hardware Description Languages (HDL), и когда я начал писать, Остапа, как это часто бывает, понесло... В общем, получилось то, что получилось.

Продолжить погружение
Total votes 24: ↑24 and ↓0+24
Comments15

Революционный подход к нейросетям: рассказываем про KAN (Kolmogorov-Arnold Networks)

Level of difficultyMedium
Reading time12 min
Views17K

Эволюция архитектуры нейронных сетей уходит корнями в фундаментальные работы, заложенные в 1940-х годах Уорреном Маккаллохом и Уолтером Питcом, которые предложили концепцию искусственных нейронов и их взаимосвязь. 

Однако значительные прорывы произошли только в 1980-х годах с разработкой алгоритмов обратного распространения ошибки: алгоритм Геоффри Хинтона и других – все это позволило создавать более глубокие нейронные сети и улучшить методы обучения. 

В это время появились классические архитектуры, многослойные перцептроны (MLP,  и сверточные нейронные сети (CNN), которые революционизировали различные области, включая компьютерное зрение, обработку естественного языка и распознавание образов – теперь мы говорим про своего рода инновационную архитектуру. 

Читать далее
Total votes 26: ↑24 and ↓2+26
Comments10

C++20 в bare-metal программировании, работа с регистрами микроконтроллеров Cortex-M

Level of difficultyMedium
Reading time43 min
Views13K

Сегодня я хотел бы обсудить тему, с которой так или иначе сталкивался почти каждый программист встраиваемых устройств без использования настоящих операционных систем, а именно прямое управление периферийными узлами микроконтроллера. A конкретнее, я хотел бы обсудить повышение безопасности при управлении периферийными модулями без потери эффективности, гибкости и читаемости.

Статья предполагает, что читатель имеет базовые знания программирования bare-metal систем и языка С++, в том числе и современных стандартов. Это означает, что совсем базовые пояснения выходят за рамки этой статьи.

Читать далее
Total votes 65: ↑64 and ↓1+75
Comments29

Разработка цифровой аппаратуры нетрадиционным методом: Yosys, SpinalHDL, VexRiscv (ч.1)

Level of difficultyHard
Reading time127 min
Views11K

Основная прелесть использования ПЛИС, на мой взгляд, состоит в том, что разработка аппаратуры превращается в программирование со всеми его свойствами: написание и отладка кода как текста на специализированных языках описания аппаратуры (HDL); код распространяется в виде параметризованных модулей (IP-блоков), что позволяет его легко переиспользовать в других проектах; распределенная разработка обширным коллективом разработчиков с системой контроля версий, такой же, как у программистов (Git); и, как и в программировании, ничтожно низкая стоимость ошибки.

Последнее очень важно, так как если при разработке устройства классическим методом разработчик несет вполне существенные затраты на сборку и производство изделия, и любая схемотехническая ошибка или ошибка трассировки печатной платы — это всегда выход на очередную итерацию и попадание на деньги, то при работе с ПЛИС ошибки ничтожны по своей стоимости и легко устранимы. И даже если в серийном изделии обнаруживается ошибка, то её во многих случаях можно устранить очередным апгрейдом прошивки «в поле» без замены изделия. Короче, с приходом ПЛИС разработка цифровой аппаратуры все больше и больше выглядит как программирование, а это, помимо всего прочего, существенно понижает порог вхождения в тему, и все больше программистов становятся разработчиками «железа». А новые люди, в свою очередь, приносят с собой в индустрию новые подходы и принципы.

В этой статье я хочу поделиться своим небольшим опытом «программирования» микросхем ПЛИС и тем, как я постепенно погружался в тему ПЛИСоводства. Изначально я собирался написать небольшую заметку про открытый тулчейн для синтеза Yosys. Потом — про язык SpinalHDL и синтезируемое микропроцессорное ядро VexRiscv, на нём написанное. Потом — про замену микроконтроллеров микросхемами ПЛИС на примере моей отладочной платы «Карно». Но в процессе я погрузился в историю появления Hardware Description Languages (HDL), и когда я начал писать, Остапа, как это часто бывает, понесло... В общем, получилось то, что получилось.

А еще эту статью можно рассматривать как глубокое погружение в то, что происходит вот на этом новогоднем видео.

Погрузиться сполна
Total votes 42: ↑41 and ↓1+58
Comments65

Мобильные экранчики в ваших проектах: большой и понятный о гайд о различных дисплеях

Level of difficultyMedium
Reading time18 min
Views27K
image


Пожалуй, немалая часть моих читателей так или иначе интересуется DIY-тематикой. И в различных самодельных девайсах порой есть необходимость вывести какую-либо информацию на дисплей, будь это текст, графики или даже какая-то анимация! Для разных задач существуют самые разные дисплеи и в сегодняшнем материале я хотел бы систематизировать и собрать подробнейший гайд об использовании дисплеев с нерабочих мобильных телефонов: какие бывают протоколы и шины данных, как читать схемы устройств и определять контроллеры дисплеев, какие дисплеи стандартизированы, а какие придётся реверсить самому и как быть с подсветкой. В практической части статьи мы подключим дисплей по протоколу MIPI DBI к RP2040 с использованием DMA. Интересно? Тогда добро пожаловать под кат!
Читать дальше →
Total votes 88: ↑86 and ↓2+106
Comments116

Ассемблер RISC-V для начинающих

Reading time12 min
Views40K

Если вы не знаете ни одного ассемблера, или, возможно, не имеете большого опыта кодинга как такового, то ассемблер RISC-V может быть одним из лучших вариантов для того, чтобы погрузиться в эту тему. Конечно, материалов по ассемблеру x86 гораздо больше. Больше людей, которые могут в этом помочь. Но x86 - это чудовище, имеющее более 1500 различных инструкций.

Архитектура RISC-V, напротив, придумана специально для того, чтобы быть простой в изучении и вместе с тем, практически эффективна для реализации высокопроизводительных микропроцессоров.

Если вам необходим хороший старт, и вы не знаете ничего о микропроцессорах, вы можете прочесть мою статью "Как работает современный микропроцессор?" (How Does a Modern Microprocessor Work?).

Если вы хотите чего-нибудь простого и весёлого, можете начать с различных игр, в основе которых лежит программирование на ассемблере: Learn Assembly Programming the Fun Way.

Другим может понравиться ретропроцессор, такой, как 6502, использовавшийся в Commodore 64. Но проблема в том, что он окончательно устарел. При его разработке не учитывались реалии сегодняшнего дня.

Большой плюс RISC-V состоит в том, что он обладает современным и простым набором команд, спроектированным с учётом современных требований, таких как медленный доступ к памяти, использование предсказателя переходов, суперскалярного out-of-order выполнения команд и т.д.

Если вам интересно всё это, прочтите: Why Is Apple’s M1 Chip So Fast?

Перед тем, как мы начнём, можете распечатать это: James Zhu RISC-V Reference.

Читать далее
Total votes 35: ↑34 and ↓1+50
Comments33

DIY тепловизор на Raspberry PI или «Кажется теперь я знаю, чем займусь этим летом»

Reading time6 min
Views102K
image

Всем привет!

Пришла зима, а с ней и задача проверить теплоизолирующие свойства построек загородной резиденции дачи. А тут ещё оказалось, что на известном китайском сайте появились вполне доступные тепловизионные модули. Не собрать ли себе экзотическую и, возможно, даже полезную вещь — самодельный тепловизор? Почему бы и нет, вроде и Raspberry где-то валялась… Что из этого вышло — расскажу под катом.
Читать дальше →
Total votes 142: ↑142 and ↓0+142
Comments192

О хранении изображений в памяти с выравниванием

Level of difficultyMedium
Reading time23 min
Views4.9K

В разговорах с коллегами, а также по отдельным постам на форумах я заметил, что даже относительно опытные разработчики порой не достаточно глубоко понимают особенности хранения изображений в памяти. Если вы знаете, что такое выравнивание на границу 64-x байт, а также термины типа «длина или шаг строки (LineWidth/StepWidth, Stride)», «зазоры выравнивания (Alignment Gaps)», кроме того в курсе размеров линий кэша и страниц памяти на вашем компьютере, то вам, вероятно, не будет интересно, а остальные, особенно те, кто интересуется обработкой изображений — могут ознакомиться с предлагаемым материалом, и, возможно найдут для себя что-то новое и полезное. Под катом будет немножко кода на Си и ассемблере, пара LabVIEW скриншотов, предполагается также, что у читателя есть базовые знания OpenCV. Для экспериментов понадобится компьютер с камушком, поддерживающим AVX2.

Читать далее
Total votes 17: ↑16 and ↓1+20
Comments12

Настройка C++ проекта c OpenMP. Обертывание С++ для Python с помощью pybind11 и CMake

Level of difficultyMedium
Reading time10 min
Views3.7K

В статье описан практический пример настройки проекта на языке C++ с использованием, в качестве примера, библиотеки для многопоточных вычислений OpenMP , а также дальнейшее обёртывание для использования в проектах написанных на Python при помощи библиотеки Pybind11. В качестве системы сборки используется CMake. Основное внимание уделено именно сборке проекта. В качестве инструмента обёртывания используется библиотека pybind11, в качестве системы сборки CMake.

Читать далее
Total votes 6: ↑6 and ↓0+6
Comments4

Qucs-S: руководство по видам моделирования, часть 1

Reading time10 min
Views8.4K

Qucs-S является программой с открытым исходным кодом для моделирования электронных схем. Qucs-S кроссплатформенный (поддерживаются Linux и Windows) и написан на С++ с использованием набора библиотек Qt. О данной программе рассказывают мои предыдущие статьи. Для работы Qucs-S рекомендуется использовать также открытый движок моделирования Ngspice. Актуальным релизом Qucs-S на текущий момент является версия 2.1.0. В данной статье подробно рассматриваются виды моделирования, имеющиеся в Qucs-S. Начальное руководство по работе с программой можно найти здесь: https://habr.com/ru/articles/678526/

Читать далее
Total votes 30: ↑30 and ↓0+30
Comments30

PyTelegramBotAPI на примере проекта сбора обратной связи #4. Деплой

Level of difficultyEasy
Reading time3 min
Views4.1K

Это четвёртая, заключительная статья из серии. В ней мы выложим получившегося бота на сервер.

Эта статья направлена именно на новичков, в ней я постараюсь объяснить тему ботов на примере сбора обратной связи.

Читать далее
Total votes 3: ↑1 and ↓2+1
Comments2

Конфигурация вместо кода при написании Telegram-бота

Level of difficultyMedium
Reading time4 min
Views8.9K

Привет! Меня зовут Никита и я пишу от имени небольшой команды студентов, разработчиков проекта Cloffer — систему онлайн-заказа для кофеен. Мы решили начать наш путь с написания связки бэкенд + набор телеграм-ботов.

Эта статья будет посвящена подходу, который мы использовали для реализации именно телеграм-части.

Читать далее
Total votes 11: ↑10 and ↓1+9
Comments28

In RISC-V Rust

Level of difficultyMedium
Reading time16 min
Views10K

Превращаем простой пример распознавания нот из лабораторных работ Школы синтеза цифровых схем в Enterprise. Используем компилятор Rust для RISC-V микроконтроллера YRV-Plus.

Читать далее
Total votes 48: ↑48 and ↓0+48
Comments12

Как подключить Yandex GPT к своему проекту на Python

Level of difficultyEasy
Reading time4 min
Views39K

6 декабря Яндекс открыл доступ к своим диалоговым моделям (моделям генерации) и векторного представления текста через API. API уже доступно в Yandex Cloud.

Вчера мне потребовалось применить его в приложении, однако, не удалось найти руководства, как сделать это быстро. Документация Яндекса хороша, но предполагает, что опыт работы с Yandex Cloud уже имеется. В отсутствие такого опыта документация выглядит фрагментированной.

Предлагаю пошаговый гайд, который, надеюсь, сэкономит читателю, не знакомому с Yandex Cloud, часик-другой.

Для того, чтобы использовать Yandex GPT в Вашем Python-проекте, нужно выполнить 4 шага:

Читать далее
Total votes 11: ↑11 and ↓0+11
Comments10

Разработка с помощью Yocto

Level of difficultyEasy
Reading time8 min
Views9.1K

Привет Хабр! Недавно принял участие в достаточно интересном воркшопе и хотел бы поделиться приобретенными навыками.

Микроконтроллерами я занимаюсь как хобби, так что основы и даже чуть больше понимаю, да я и сам своего рода Embedded Developer.

Читать далее
Total votes 9: ↑8 and ↓1+8
Comments17

Как делать парсинг текста голым хардвером, без процессора и без софтвера

Reading time13 min
Views39K
Кто-то парсирует текстовый файл программой на Питоне, другой пишет скрипт с регулярными выражениями на Перле, Си-программист стыдливо возится с буферами и указателями, иногда применяя Yacc и Lex.

А можно ли парсировать текст голым железом? Вообще без программы?

— А как это?, — спросил меня знакомый, — С помощью Ардуино?

— Внутри Ардуино стоит вполне фон-неймановский процессор и работает программа, — ответил я, — Нет, еще более голое железо.

— А-а-а-а, этот, микрокод?, — догадался мой товарищ и взглянул на меня победно.

— Нет, термин «микрокод» использовался для специфической организации процессоров в 1970-е годы, потом его использование сошло на нет, — ответил я и добавил, — Правда есть еще микрооперации в интеловских процессорах, в которые перекодируется x86, но это тоже другое. Нет, я имею в виду парсинг текста устройством, состоящим из логических элементов И-ИЛИ-НЕ и Д-триггерами, как на картинке ниже.

— Невозможно! — воскликнул мой приятель, — в таком устройстве где-то сбоку должен сидеть процессор и хитро подмигивать!

— Почему это невозможно?, — парировал я, — Вот машину Тьюринга знаешь? Парсирует текст на ленте, а сбоку никакие интелы и ардуино не подмигивают.

— Нуу, машина Тьюринга, — протянул приятель, — это абстракция, типа Демона Максвелла.

— Никакой абстракции, сейчас увидишь работающую схему, парсирующую текст, — сказал я и прибавил, — но сначала расскажу, зачем мне вообще это понадобилось.

mfp_srec_parser_fragment
Читать дальше →
Total votes 87: ↑83 and ↓4+79
Comments33

Создаем I2C Master Controller на Verilog. FSM, Clock, Output Logic, etc

Level of difficultyMedium
Reading time12 min
Views5.7K
После длительного перерыва я продолжил разработку I2C Master Controller на Verilog. В прошлых статьях я рассмотрел основной теоретический материал, необходимый для реализации изначальной задумки. В этом материале переходим к более интересному содержанию: я последовательно расскажу про процесс проектирования конечного автомата I2C, расскажу про тактирование и как организована логика выходных сигналов и многое другое.

Всем, кому интересно — добро пожаловать под кат!

image


Читать дальше →
Total votes 47: ↑46 and ↓1+56
Comments9

Ретромалина. Устанавливаем старые игры и Windows 95 на Raspberry Pi с помощью Dosbian

Level of difficultyEasy
Reading time8 min
Views16K

Я очень люблю старую компьютерную технику — есть в ней какой-то непередаваемый шарм. Но одно дело — коллекционирование винтажных ноутбуков, и совсем другое — установка древних операционных систем или софта на современном «железе». Во многих случаях старые операционки и игры на актуальном оборудовании попросту не запускаются из-за проблем с совместимостью. Положение отчасти спасают виртуальные машины, но гонять ОС, а особенно игрушки на «виртуалке» далеко не всегда удобно. И вот пару месяцев назад я случайно услышал о Dosbian: специальной версии Raspberry Pi OS, позволяющей запускать на «малинке» MS-DOS и даже Windows 3.1/9x, не говоря уже о DOS-совместимых играх. Признаться, мне всегда нравился компьютер Raspberry Pi 400, правда, я никак не мог придумать, к чему его приспособить. Теперь вопрос решился сам собой: я заказал себе эту машину специально, чтобы установить и протестировать на ней Dosbian. Результатами своих экспериментов я сегодня делюсь с вами.
Читать дальше →
Total votes 69: ↑66 and ↓3+89
Comments44

Запуск Линукс на TV-боксе на чипе RK3528

Level of difficultyMedium
Reading time8 min
Views13K

Мне удалось запустить Armbian сборку Ubuntu на TV-боксе с новым чипсетом RK3528. Используя конфиги для Hinlink H28K, первого поддерживаемого в Armbian устройства на этом чипе.

Это продолжение статьи, где я описал несколько способов достать Device Tree файлы из Андроид установленного на TV-боксе. Нужно для запуска на конкретном устройстве, даже для одной и той же модели - компоненты устройства могут отличаться, эти детали есть в Device Tree. Эта инструкция рассказывает как собрать и запустить Armbian используя полученный Device Tree файл. Написано для пользователей Линукс, средней сложности - почти всё подробно описано по шагам.

Инструкция для запуска в том числе с USB накопителя, что по умолчанию отключено в загрузчике U-Boot.

Читать далее
Total votes 21: ↑20 and ↓1+25
Comments28

Как применять метод PCA для уменьшения размерности данных

Level of difficultyMedium
Reading time9 min
Views15K

Одной из ключевых задач при работе с данными является уменьшение размерности данных, чтобы улучшить их интерпретируемость, ускорить алгоритмы обучения машин и, в конечном итоге, повысить качество решений. Сегодня мы поговорим о методе, который считается одним из наиболее мощных инструментов в арсенале данных разработчиков — методе главных компонент, или PCA (Principal Component Analysis).

Читать далее
Total votes 17: ↑14 and ↓3+15
Comments16

Information

Rating
Does not participate
Location
Челябинская обл., Россия
Registered
Activity

Specialization

ERP Developer