FPGA *

Традиционно московская конференция CEE-SECR (Central & Eastern European Software Engineering Conference in Russia) была про софтвер, но в этом году ее организаторы решили поэкспериментировать и впустить темных демонов хардвера. Причем не из чего-то народного типа Ардуино, а из уровней посуровее: микроархитектуры микропроцессоров, прототипирования систем на кристалле с помощью микросхем ПЛИС/FPGA, и автоматической генерации тестов для процессоров во время их разработки. Чтобы привязать данный материал к чему-то знакомому для программистов, в хардверной теме возникли приложения встроенных процессоров для интернета вещей, связь лицензируемых микропроцессорных ядер с российскими микропроцессорными проектами, обучение хардверу в российских университетах, а также российские встроенные операционные системы реального времени для тех применений, куда нельзя впускать длинный нос американского Госдепа.

Можно сказать, что хардверная тема на SECR-е удалась: вся комбинация докладов была сбалансированна и покрывала тему с разных сторон; людей в зале было не то что особенно много, но выше среднего; возникли интересные споры о достоинствах и недостатках открытых процессорных ядер супротив частично открытых, но шире используемых в промышленности.

Всем привет! В данной статье речь пойдет о подключении микросхем АЦП к кристаллам ПЛИС. Будут рассмотрены основные особенности соединения узлов схем, представлены современные АЦП и их характеристики. В статье будут даны практические советы по быстрому и правильному подключению АЦП к ПЛИС с минимальными временными затратами. Кроме того, речь пойдет о принципах подключения тех или иных АЦП, будет рассмотрен входной буфер ПЛИС и его базовые компоненты – триггеры, узлы задержки IODELAY, сериализаторы ISERDES и т.д. Более детально с примерами программного кода на языке VHDL будет проведен обзор основных элементов, требуемых для качественного приёма данных от АЦП. Это входной буфер, узел упаковки данных для одноканальных и многоканальных систем, модуль синхронизации и передачи данных на базе FIFO, узел программирования АЦП по интерфейсу SPI, узел синтеза частоты данных – MMCM/PLL. Также в статье будет представлен обзор законченных устройств (в стандарте FMC) от ведущих зарубежных и отечественных производителей аналоговых и цифровых схем. В конце статьи вы найдете ссылку на исходные коды универсального узла приёмника данных от многоканальных схем АЦП. Код простой и гибкий в конфигурировании, он представлен на языке VHDL и заточен на микросхемы ПЛИС Xilinx 7 серии и выше, но может быть применен и в других кристаллах ПЛИС.

Еще не делали River Raid на FPGA? Ок, тогда я сделаю.


Совсем недавно FPGA для меня был черным ящиком, а Verilog казался вообще магией — ну как можно написать программу, по которой построится схема на логических элементах? Изучить это я планировал давно, но без реальной железки даже не хотел начинать.

Давным-давно, ещё в девяностых годах прошлого века, набирающий обороты автомобильный рынок остро нуждался в появлении серьёзных противоугонных систем (далее по тексту — иммобилайзеров). Для автоугонщиков в те времена не было особых препятствий, мешавших завести двигатель механической копией ключа или даже совсем без ключа — простым замыканием проводов. Нужны были иммобилайзеры, способные значительно затруднить процесс старта двигателя и дальнейшего угона автомобиля без родного ключа зажигания.

Вот тогда и появилась на свет идея создания компактного радиомодуля (далее по тексту — транспондера), встраиваемого прямо в ключ зажигания автомобиля. В автомобиль же устанавливался иммобилайзер, общающийся с транспондером по радиоканалу. Иммобилайзер посылал в транспондер запрос, а транспондер отвечал неким кодом, без получения которого иммобилайзер не позволял запустить двигатель. Однако поначалу транспондеры всё равно были довольно примитивными, сравнительно легко клонируемыми устройствами. Достаточно было наличие радиоперехватчика и светлой головы на плечах, чтобы разобраться в алгоритме обмена и сымитировать ответ транспондера. Требовалось кардинальное изменение алгоритма общения иммобилайзера с транспондером.

Сегодня я расскажу вам про историю появления и последующего взлома одного из таких алгоритмов, а также поведаю о практических тонкостях процесса брутфорса секретного ключа шифрования.

Далее по тексту все картинки будут кликабельными, чтобы при желании их можно было детально рассмотреть.

Всем привет! Одно из видений нашей компании звучит следующим образом: Мы создаём знания и делимся ими

Делимся знаниями мы не только в своих статьях на замечательном Хабре, но и обучая студентов программированию.

И я с радостью спешу сообщить, что с 1 ноября мы начинаем курсы по следующим направлениям:

• Разработка под FPGA
• Программирование микроконтроллеров
• Системное программирование в Linux
• Измерение качества телекоммуникационных каналов
• Основы программной инженерии

Количество мест ограничено, поэтому естественно присутствует входное тестирование.

Прочитать подробности и записаться на курсы можно тут.

А под катом история появления курсов и более подробная информация о направлениях, учебных планах и входном тестировании. Добро пожаловать!

Коллеги: как вы возможно уже знаете, компания Imagination Technologies (известная как разработчик GPU внутри Apple iPhone + продолжатель культового проекта Стенфорд/MIPS) вместе с РОСНАНО+МИСиС+МГУ+МФТИ+МИЭТ в Москве, ИТМО в Питере и киевских активистов из КПИ и КГУ — проводит серию семинаров по разработке микросхем и программированию встроенных микропроцессоров. Самый ближайший из этих семинаров будет уже на следующей неделе (18-20 октября в Алма-Ате). В этом посте — текущее почасовое расписание семинаров и немножко эстетичных изображений конвейеров встроенных микропроцессорных ядер, о длине, максимальной частоте и энергопотреблении которых мы немножко поговорим во время семинаров.



Итак расписания:

Сейчас вы увидите нечто экслюзивное. Девушка справа на видео — разработчица одного из блоков внутри load-store unit микропроцессорного ядра MIPS P5600, которое является частью системы на кристалле российского микропроцессора Байкал-Т, который используется в офисном принтере «Катюша», терминале «Таволга», системы контроля станков с ЧПУ «Ресурс-30», промышленном контроллере для газовой отрасли «Акситех» КАМ 300 и других устройствах.

А два мужика на видео приезжают в Москву, Санкт-Петербург и Киев для серии семинаров, описывающий все этапы проектирования и производства микросхем: создание спецификации, описание цифровой логики на языках описания аппаратуры Verilog и VHDL на уровне регистровых передач, логический синтез, размещение и трассировка, создание фотошаблонов и производство микросхем на фабрике. Cреди организаторов: РОСНАНО, еНАНО, Imagination Technologies (компания известная как разработчик GPU внутри Apple iPhone), МИСиС, МГУ, МФТИ, МИЭТ, ИТМО, Казахский НТУ, Киевский КПИ и Киевский КНУ. Участники семинара познакомятся с реальными кейсами российских компаний, использующих инструменты САПР: ООО «ЛАБСИСТЕМС», АО «НИИМА «Прогресс», ОАО НПЦ «ЭЛВИС» и АО «БАЙКАЛ ЭЛЕКТРОНИКС». Подробности — http://edunano.ru/doc/6335690702352234538 и https://habrahabr.ru/post/311562.



Под катом — картинки, показывающие какой именно блок проектирует девушка по имени Смрити Оджа, а также (впервые!) часть слайдов Чарльза Данчека (это лектор слева), переведенные на русский язык доцентом Киевского Национального Университета имени Шевченко Александром Барабановым:

Стремитесь узнать про все этапы проектирования и производства микросхем от идеи до фабрики? Хотите построить прототип своей собственной системы на кристалле используя микросхемы ПЛИС? Интересуетесь программированием микроконтроллеров и операционными системами реального времени? Тогда приходите на семинары, которые совместно организовали американские, российские и украинские компании и университеты. Эти семинары будут проходить в Москве, Зеленограде, Санкт-Петербурге, Киеве и Алма-Ате во второй половине октября и первой половине ноября:

• Nanometer ASIC — двухдневный семинар, описывающий все этапы проектирования и производства микросхем: создание спецификации, описание цифровой логики на языках описания аппаратуры Verilog и VHDL на уровне регистровых передач, логический синтез, размещение и трассировка, создание фотошаблонов и производство микросхем на фабрике. Для проведения этих семинаров из Калифорнии приезжает Чарльз Данчек, преподаватель такого курса в University of California Santa Cruz Extension in Silicon Valley. В Москве семинары проходят под эгидой Фонда инфраструктурных и образовательных программ (ФИОП) РОСНАНО и его дочерней компании eNANO.
  
  
• MIPSfpga — устройство систем на кристалле, протоколы внутри чипа и вне чипа, интеграция процессорного ядра с памятью и устройствами ввода-вывода, наблюдение работы кэша и конвейера промышленного процессора на плате с ПЛИС. Семинары проводятся под эгидой британской компании Imagination Technologies, известной как разработчик графического процессора PowerVR внутри Apple iPhone.
  
  
• Connected MCU — введение в использование микроконтроллеров, организация параллельности на одном процессоре, использование прерываний, таймеров, конечных автоматов реализованных в софтвере, и наконец — введение в RTOS и лабораторное занятие с использованием операционной системы FreeRTOS. Материалы семинаров подготовлены профессором Александром Дин из университета Северной Каролины в сотрудничестве с Imagination и Microchip Technology.
  

Продолжаем осваивать FPGA Altera. В первой части я описал процесс установки программного обеспечения Altera Quartus под CentOS7. Теперь уже наконец попробуем что-то сделать «железное», например светодиодики позажигаем. Но прежде небольшое вступление.

Одним из направлений моей деятельности является преподавание в кружке робототехники в небольшом городке Беларуси. Окунувшись во всю эту кухню и поучаствовав в разных конкурсах не только как тренер команды, но и как судья, я пришел к выводу, что ардуино в частности и микроконтроллеры в целом не самая лучшая база для конкурсных роботов (про лего вообще молчу). Многие задачи эффективней решать на уровне голой электроники. Кроме того 90% процентов кружков и «школ» робототехники не дают даже базовых знаний именно электроники, сосредоточившись чисто на «обучении» программированию готовых конструкций. Но чисто электронные роботы (например незаслуженно забытые BEAM) заточены под конкретную задачу и изменение условий конкурса приведет к необходимости существенной перестройки робота, что не всегда возможно. Вот тут я и вспомнил про программируемую логику. В результате поиска информации о применении ПЛИС в обучении я наткнулся на блог Юрия Панчула YuriPanchul. Пользуясь случаем я хочу публично выразить ему свою благодарность. Благодаря ему наш кружок совершенно бесплатно получил плату TerasIC DE0-CV c Altera Cyclone V на борту.

Собственно эта и последующие публикации будут представлять собой реальный учебный материал, который мы реализовываем на кружке. И я буду благодарен за конструктивную критику и замечания, так как применение ПЛИС на кружках для школьников — нехоженая пока область.

Итак, начинаем. В этой публикации будут описаны первые шаги в Quartus, описание элементарной цифровой логики на языке Verilog и загрузка конфигурации в FPGA Altera Cyclone V. Работать мы будем с платой TerasIC DE0-CV, которая имеет на борту встроенный USB-Blaster. Так же затронем и вопрос «запуска» USB-Blaster под Linux.

UPD 21.09.16: BusyBox теперь успешно запускается.


Вдохновившись серией статей на сайте проекта Марсоход, в которых автор пытается запустить на FPGA-плате Марсоход 2 открытую систему на кристалле Amber SoC и Linux, я решил попробовать повторить этот опыт на своей плате Terasic DE2-115. Но, вместо древней как говно мамонта устаревшей версии Linux 2.4.27, я буду запускать последнюю версию Linux на данный момент — 4.8.0-rc5.

Если вы, как и я, убежденный линуксойд да еще и электронщик, желающий приобщиться к миру ПЛИС, то помимо непонимания со стороны коллег вы с большой долей вероятности столкнетесь с проблемами установки соответствующего ПО. Поэтому я постараюсь рассказать о своем пути и облегчить путь последователей. Добро пожаловать под кат.

Джиттер это дрожание фронта тактового сигнала. Чем меньше джиттер тем лучше. Большой джиттер ухудшает параметры АЦП, ухудшает трассировку ПЛИС. Однако есть ситуации когда джиттер полезен. Например его можно использовать при автоматической подстройке тактовой частоты.

Несколько месяцев назад мой коллега Тимур Палташев, менеджер в графическом отделении Advanced Micro Devices (AMD) в Саннивейл, Калифорния, предложил мне съездить и устроить семинар в Казахстане. Он будет рассказывать про гетерогенный компьютинг и большие процессоры AMD для игровых приставок и виртуальной реальности, а я буду рассказывать про маленькие процессоры MIPS для встроенных процессоров и машинного видения. Кроме этого мне было обещано попробовать конину, ферментированное молоко кобылицы (кумыс) и ферментированное молоко верблюдицы (шубат). «А тянь-шанские ели там будут?», — спросил я, и получив утвердительный ответ, воскликнул «я готов».

«А под каким соусом будет делаться данное мероприятие?», — спросил я у Тимура и его казахской одноклассницы Гульфариды Тулемиссовой, которая делала всю работу по организации в Almaty Management University. Выяснилось, что казахский народ в настоящее время заинтересовала тематика интернета вещей. Сети из сенсоров с беспроводной связью уже используются чтобы присматривать за шахтерами в казахстанских шахтах, не случилось ли с ними чего. Кроме этого в стране есть качественные программисты микроконтроллеров и инженеры встроенных систем, которые делают сейсмоанализаторы и телекоммуникационные ящики (в кооперации с россиянами и китайцами).

«Хорошо», — сказал я, у Imagination Technologies и ее отделения MIPS Business Unit, в котором я работаю, есть продукты в области интернета вещей, в частности ядра MIPS microAptiv, которые Samsung использует в платформе для интернета вещей Samsung Artik 1. Кроме этого, у нас есть и материалы по микроконтроллерам, а также то, чего в Казахстане пока не хватает — знание ПЛИС-ов и проектирования микросхем, чем казахстанцы могли бы заняться в кооперации с россиянами, которые сейчас хорошо прогрессируют в данном направлении.

После этой беселы я поймал в коридоре нашего компанейского аналитика в области интернета вещей и спросил у него, что собственно такое интернет вещей.

Конечные автоматы играют очень важную роль при разработке прошивок ПЛИС. Все слышали о двух классических типах автоматов: автомат Мили и автомат Мура, которые были предложены ещё до эпохи ПЛИС. Однако специфика построения ПЛИС вносит свои коррективы и в процессе работы у меня сложился вполне определённый стиль описания автомата.

Интерфейс ADM это внутренний стандарт компании «Инструментальные Системы». Он определяет правила соединения субмодулей ADM и базовых модулей. Ключевым элементом интерфейса является ПЛИС ADM. Изначально использовались ПЛИС серий FLEX10K и Acex 1K фирмы Altera. В 2003 году начался переход на ПЛИС Xilinx. Используются практически все серии ПЛИС от Spartan 2E до Kintex Ultrascale. Базовым элементом проекта ПЛИС является «тетрада». Данная статья именно об этом.

Господа! Сегодня на 1 сентября, в День Знаний, группа из украинских преподавателей вузов, их аспиранток, а также российских инженеров, решили, по согласованию с британскими издателями Elsevier через компанию Imagination Technologies, сделать небольшой подарок всем учителям компьютерной архитектуры и цифровой схемотехники, особенно тем, которые используют популярный учебник Дэвида Харриса и Сары Харрис.

Просто нажмите вот на эту ссылку и вы получите zip-файл с слайдами для чтения лекций по этому учебнику на русском языке. Причем без регистрации, которая требуется для загрузки учебника как такового.

Слайды могут быть полезны не только учителям, но и любым интересующимся, кто хочет узнать, как своими руками построить микропроцессор, но не хочет пробиваться через 1600 планшетных страниц книги.

Итого, вырезка из слайдов, чтобы вы поняли, о чем идет речь:

Всем привет! Давно не писал статьи на любимую тематику и наконец-то созрел на что-то более-менее приличное и стоящее. В этой статье речь пойдет об очень интересной задаче, с которой инженер-разработчик сталкивается чуть ли не каждый день. Предлагаю вам посмотреть, каким образом можно использовать всю мощь и простоту TCL скриптов для проектирования на FPGA. В данной статье описание базируется на ПЛИС фирмы Xilinx, но это не отменяет возможностей TCL скриптов для кристаллов ПЛИС других производителей.


Интересно? Поехали…

Всем привет! Меня зовут Максим, я работаю инженером в одной компании. Фирма делает серверы и другое железо на POWER-архитектуре (какое и почему именно такое — позже расскажут другие), а я пока хочу показать участок системной платы сервера — это моя зона ответственности.

Вообще здесь будет нечто вроде рабочего журнала (worklog-а)— вместе с коллегами будем постить рассказы о зарождении жизни в железках. Сначала про сервер, а дальше и про остальное.


Как сюда лучше всего поставить преобразователи напряжения?

Полагаю, что у большинства аббревиатура КМОП (CMOS) ассоциируется с микросхемами логики и полевыми транзисторами. Для производства СВЧ компонентов в основном используются элементы из групп ///-/V Таблицы Менделеева: GaAs, InP, SiGe. Развивая технологию КНС – Кремний На Сапфире (Si & Al2O3) более 25 лет, компания «Peregrine Semiconductor» создала технологию UltraCMOS 11, которая по показателю Ron*Coff обладает лучшими параметрами, чем доминирующая на рынке десятилетиями технология GaAs.

Толчком к развитию технологии КНС послужила ее повышенная радиационная стойкость, которая необходима для космических (Space) и высоконадежных (Hi-Rel) применений. Так, например, полностью отсутствует «тиристорный эффект» (SEL). Отсутствует и повышенная чувствительность к низким дозам радиации (ELDRS). В настоящий момент такая продукция поставляется через подразделение компании E2V. Фирма «Peregrine Semiconductor» поставляет гражданскую продукцию — в данный момент до 40 ГГц – и продолжает повышать планку!

Господа! Только что на сайте Imagination Technologies вышло исправленное издание бесплатного учебника на русском языке «Цифровая схемотехника и архитектура компьютера» Дэвида Харриса и Сары Харрис (кстати, они не супруги и вообще не родственники – просто так совпало). Предыдущее издание этого учебника вышло год назад, пост о нем собрал 145,000 просмотров на Хабре, количество скачиваний с британского сайта вызвало у его британских админов подозрение, что их атакуют русские хакеры, а впоследствие команду переводчиков лично благодарили за учебник преподаватели МФТИ, МВТУ им. Баумана, харьковского ХНУРЭ и других университетов.



Книжка содержит «введение во все», доступное способному школьнику или младшему студенту, который после ее прочтения может спроектировать, написать на SystemVerilog или VHDL и реализовать на ПЛИС несложный, но при этом совершенно настоящий конвейерный процессор. Книга написана живым языком и для введения концепций, например конечных автоматов, использует примеры типа: