FPGA *

Обзор интерфейса AMBA AXI на основе Introduction to AXI. Может быть полезным тем, кто хочет быстро понять основные его фишки.

Приветствую читателей Хабра.

В рамках решения одной конкурсной задачи понадобилось реализовать алгоритм построения линий на FPGA. “Это вопрос простой, есть же алгоритм Брезенхэма” – так подумал я и приступил к реализации. Что из этого получилось читайте дальше.

Провели мероприятие в Калифорнийском политехническом государственном университете в Сан-Луис-Обиспо. Докладчиками были: ваш покорный слуга Юрий Панчул, два американских инженера проектирующие чип по ускорению ИИ, и китайский студент из Университета Калифорнии в Санта-Барбаре. Идея мероприятия возникла, когда я встретился с выпускником Cal Poly Стенли на конференции самоделкиных OpenSause, и он поведал мне то, что я уже знал из собеседований американских студентов: они изучают в вузе карты Карно, доходят до конечного автомата светофора, отдельно постигают классический 5-стадийный конвейер MIPS (ныне RISC-V), а потом идут на собеседование на работу, и - хоба! - выясняется что их карты Карно никого в индустрии не интересуют, а вопросы идут про сопряжение конвейера обработки данных (не процессорного!) и FIFO, чего они не проходили.

Привожу ниже мой отчет на английском.

Традиционный ежегодный слет hardware-инженеров пройдет в Москве уже через месяц, 29 ноября. Мы расширили целевую аудиторию: в программе найдется интересное не только для мастеров FPGA, но и для RTL-шаманов, гуру верификации и адептов физического дизайна. А еще будут DIY-стенды с «железками» от комьюнити! Больше подробностей — далее в посте.

В конце сентября - начале октября в рамках межрегионального форума «ИТ-трансформация 2025: профессионалы цифрового будущего» [https://itforumaltai.ru/2025/], проходившего в г.Барнаул проводился кейс-чемпионат «Код успеха». В номинации «Промышленная разработка» два из тех кейсов были посвящены проектам на ПЛИС:

Кейс 1. Retro Game Console – разработка устройства вывода графики, анимации и текста с интерактивными эффектами

Данный кейс родился спонтанно, под влиянием книг Steven Hugg «Making Games for the NES» и «Designing Video Game Hardware in Verilog», а также ряда дискуссий в чате «Школы синтеза цифровых схем» и от этого кейса ожидались как минимум яркие красивые картинки, да и обычно вывод на дисплей/экран и манипуляции с картинками доставляют яркие и незабываемые эмоции (особенно при отладке, да…)

Кейс 2. «RTL-SoC-challenge» – разработка и прототипирование системы-на-кристалле на базе FPGA

Второй кейс родился по образу и подобию SoC Design Challenge 2025 [https://edu.yadro.com/soc-design-challenge/ https://habr.com/ru/companies/yadro/articles/909410/], но в несколько упрощенном (??ооочень не точно) варианте – только RTL синтез с небольшими включениями тестирования модулей.

В этом кейсе участникам в качестве подопытного кролика был предложен вариант многопоточной архитектуры процессора RISC-V, разработанного для учебного курса [https://riscv-alliance.ru/material/risc-v-dlya-fpga-arhitektura-mikroarhitekturnye-realizaczii/] созданного в рамках выполнения гранта Альянса RISC-V на разработку учебных материалов.
Соревнование собрало команды и индивидуальных участников из АлтГУ, ИТМО, МИЭМ НИУ ВШЭ, РТУ МИРЭА, Санкт-Петербургского политехнического университета. Работы оценивали специалисты компании YADRO (огромное спасибо Юрию Гринишкину и Евгению Максимову за помощь и организацию процесса). В целом инженерами отмечен высокий уровень участников и большой объем работы, проделанный за неполные две недели, отведенные на решение задач.

В октябре стартовал новый поток Школы синтеза цифровых схем для студентов технических направлений — образовательная программа по цифровому дизайну с упором на RTL и верификацию. 24 лекции с офлайн-практикой на платах в 26 кластерах по всей России, домашние работы, большое и оживленное комьюнити — такая программа, если вкратце, ждет своих героев. Набор на сезон 2025–2026 открыт, общая информация есть на сайте. А чтобы вы лучше представили, что будет в Школе синтеза, мы поговорили с четырьмя выпускниками прошлых лет.

Здравствуйте меня зовут Дмитрий сегодня мы продолжим исследование FPGA плат и напишем полноценный контроллер SD карт (правильней их называть SDHC, потому что карты формата SD давно не продаются). Причем мы создадим полноценный контроллер задействующий все возможности шины SD, а не жалкий SPI аналог.

Продолжаю дорабатывать прошивку своей Arduino стерео-камеры. Следующий этап разработки — аппаратная реализация морфологических преобразований и блока гамма-коррекции. Исходники проекта теперь доступны на github

В городе Вальехо, штат Калифорния, до 1996 года работала старейшая военно-морская база на Западном побережье. Сейчас помещения пришли в запустение, но не совсем — в них ежегодно проводится шоу самоделкиных Maker Faire. Я там сделал стенд и заодно поснимал вокруг:

Вначале мы поморгали диодом, затем посчитали семисегментником. Если с нуля, то уж лучше пройти эти этапы. Теперь приступим к задачке, которую с большой натяжкой можно применить где-нибудь на проде. С очень большой.

На плате, которую я использую для примера (QMTECH Cyclone 10 Starter Kit), есть разъём HDMI, что недвусмысленно намекает нам, что к нему можно подключить дисплей соответствующим кабелем. На самом деле, разъём – это не обязательно. А вот наличие на чипе выходов, которые можно сконфигурировать как lvds, очень сильно приветствуется. Возможно, получится и без этого (просто 2 выхода, формируемые из одного инверсией), но я не пробовал, потому промолчу.

Когда мы embedded-программисты, то с дисплеем мы взаимодействуем, отправляя на него команды, либо, если всё хорошо с железом, то пишем в специальную область памяти.

Мы будем работать на более низком уровне. Делать на коленке прозрачные электроды, и наклеивать поляризационные плёнки, конечно, не надо. Будем формировать видео-сигнал.

Если вы думаете, что в 2025-м году ЭЛТ мониторы и телевизоры остались в далёком прошлом, то у меня для вас есть новость: Формат сигналов внутри проводов всё ещё напоминает сигнал, который идёт на одну из сеток большой вакуумной лампы, которой, по сути и является кинескоп.

Коллеги, приветствую, обзорная статья работы с Corgi SoM v1 на базе AMD (Xilinx) Zynq-7000. Статья охватывает работу модуля с Vivado IDE, Vitis IDE, подготовку базового образа, работу с Embedded Linux (u-boot, device tree, linux kernel, rootfs). Подготовку образа для SPI NOR памяти, SPI NAND памяти и сопутствующие моменты необходимые для старта работы с данным модулем. Дополнительно статья будет полезно для linux embedded разработчиков, которые делать будут bring-up плат на базе AMD(Xilinx) zynq платформ.

Предыстория вопроса. Знакомство с китайской компанией Dobot началось год назад с проекта «Кубики».

Для проекта требовался небольшой недорогой механизм, способный строить башню из кубиков.

Исследование тематических ресурсов мне удалось составить небольшой перечень возможных конструкций. Так же был найден интересный ресурс на сайте МФТИ — лабораторная работа «Робот строит башню».

В данной статье я хочу рассказать про процесс разработки относительного простого модуля для ПЛИС (FPGA), а именно – контроллера (мастера) шины I2C. Он является ведущим устройством на шине. Я постараюсь показать последовательность всех этапов работ: проектирование, написание кода, моделирование и отладка в «железе».

Статья в первую очередь ориентирована на тех, кто только начинает своё знакомство с ПЛИС. Надеюсь, она будет им полезна. Возможно и опытные разработчики смогут найти что-то новое для себя, увидеть интересные им идеи.

В статье приводится большое количество исходных кодов контроллера (на языке VHDL) с их подробным разбором.

Готовим процессор к добавлению суперскалярности - переделываем 3-х этапный конвейер RISC-V в 5-этапный и попутно измеряем производительность.

А что в нем тестировать то…? А тестировать будем прирост производительности при включения тех или иных настроек. В статье будут таблицы сравнения и немного кода.

Здравствуйте меня зовут Дмитрий сегодня мы продолжим исследование FPGA плат. Мы напишем контроллер HDMI интерфейса для Altera Cyclone.

Итак, давайте начнем.

Задумывались ли вы, как идеи инженеров 19 века вдруг становятся реальностью в мире современных чипов? Как вычислительная машина из огромных латунных шестерёнок — превратилась в FPGA.

То, что Чарльз Бэббидж мечтал построить, сегодня принципы легко воссоздать на чипе размером с монету.

В этой статье разберем, как современные технологии соединили эпоху паровых машин с цифровым железом, а вопросы о том, что такое «компьютер», становятся ещё более захватывающими и… личными. Заходите, будет интересно.

Ко мне на днях обратились сначала два стартапера, а потом и из большой компании по вопросу EDA с помощью AI. Я дал всем троим одну и ту же задачку и думаю сделать еще несколько таких задач, так как два тула эту задачку решили, один тул на ней лег, а еще четыре произвели некий код на языке описания аппаратуры SystemVerilog, который не проходил мой тест, то есть не являлся решением.

В чем социальная значимость таких задачек? Дело в том, что венчурные капиталисты тратят не свои деньги, а деньги, которые институциональные инвесторы, в частности пенсионные фонды - вкладывают в фонды венчурных капиталистов. Тем самым, хотя в США существуют законы, запрещающий неопытным инвесторам ("widows and orphans laws" - "законы о защите вдов и сирот") вкладывать в стартапы напрямую - вдовы и сироты все равно не защищены, так как живут на выплаты из пенсионного фонда, в который вкладывал их безвременно почивший отец семейства.

Также не открою Америку, что стартапер стартаперу рознь. Одни честно делают прототипы и решают задачки от потенциальных пользователей. А другие занимаются shmoozing - то есть ходят по тусовкам и пытаются что-то впарить VC говорением в стиле Остапа Бендера.

И вот чтобы защитить венчурных капиталистов (а через них - вдов и сирот) от стартаперов второго типа, мы с соратниками сделали задачку под названием SystemVerilog Microarchitecture Challenge for AI No.1:

В прошлой статье приделали конвейер и теперь можно запускать программы, расположенные в локальной памяти процессора. Но с одной лишь локальной памятью далеко не уедешь, у маленького ПЛИСа её жалких 50 кБ, поэтому надо делать небольшое локальное хранилище, синхронизируемое с внешней памятью, то есть кэш. Есть отладочная плата с SD RAM, в идеальном случае хорошо бы добавить её поддержку, но для начала внешнюю память будет изображать внутренняя. Дополнительным эффектом от добавления кэша оказалось увеличение доступной памяти, потому что для чтения параллельно с двух адресов создавалось два набора памяти, а теперь чтение за один такт делается только с одного адреса.
Ветка реализации проекта лежит на гитхабе.

ПЛИС-культ привет, FPGA-хаб! На днях я релизнул третий номер народного FPGA журнала, которым спешу с вами поделиться