FPGA *

Для ясности теоретического понимания нет лучшего пути, чем учиться на своих собственных ошибках, на собственном горьком опыте. (Фридрих Энгельс)

Всем привет!

Несколько недель назад мне в линкедине написал коллега и сообщил, что в моем проекте на гитхабе не совсем верно работает хеш-таблица.

Мне прислали тесты и фикс, и действительно создавалась ситуация, где система "зависала". При расследовании проблемы я понял, что допустил несколько ошибок при верификации. На Хабре тема верификации RTL-кода не слишком подробна расписана, поэтому я и решил написать статью.

Из статьи вы узнаете:

• как можно организовать хеш-таблицу на FPGA.
• на чём была построена верификация.
• какие ошибки я допустил (они привели к тому, что бага не была замечена раньше).
• как это всё можно исправить.

Добро пожаловать под кат!

Многие современные вычислительные задачи, в частности повсеместная обработка изображений и звука или работа с матрицами для ИИ, хорошо поддаются параллелизации на уровне данных.  Чтобы ускорить такие вычисления, производители процессоров добавили в архитектуры специальные SIMD инструкции, которые позволяют работать за одну инструкцию сразу с несколькими элементами.

В процессорах архитектуры x86 SIMD инструкции добавляются по принципу ad hoc. Из-за такого подхода, легаси и требований обратной совместимости в x86 накопилось много проблем.

Архитектура RISC-V относительно молодая, и при её разработке учтён прошлый опыт. В основе подхода к SIMD в RISC-V заложили идею чистого векторного процессора.

В этой статье рассмотрим основные принципы работы векторного процессора и базовые векторные операции с памятью и арифметикой.

В статье рассмотрен процесс проектирования модуля стереокамеры на базе двух монохромных сенсоров MT9V034. Для управления матрицами и сшивания картинки с двух видеопотоков используется FPGA Gowin GW2AR. Использование FPGA и сенсоров с глобальным затвором позволило точно синхронизировать время экспозиции, таким образом сшитое изображение содержит два кадра, которые снимают объект в одно и то же время с наносекундной точностью. Модуль подключается в качестве «шилда» к промышленной отладочной плате Arduino Portenta H7. Комбинированный видеопоток обрабатывается библиотекой машинного зрения OpenMV на Arduino. Разработка проекта ведется в специализированной IDE от OpenMV на MicroPython, что позволяет быстро прототипировать устройства с использованием алгоритмов машинного зрения. После отладки камера работает автономно, весь код исполняется микроконтроллером на Arduino. В библиотеке OpenMV реализовано большое количество функций обработки изображений, от базовых преобразований и фильтров, до машинного обучения. Поддержка TensorFlow Lite позволяет обнаруживать объекты на стереопаре, сопоставлять их и рассчитывать расстояние до этих объектов. Так же в библиотеке реализованы функции построения карты глубин, что позволяет использовать разработанную камеру для реализации алгоритмов автономной навигации.  

После написания последнего обзора на новую отладку Я не смог удержаться от того, чтобы не сделать простую проверку работоспособности платы, т.к. очень не хотелось бы напороться на какие-либо проблемы во время решения сложной задачи. Поэтому решил сделать простую мигалку светодиодами и задействовать, плюсом к этому, кнопки на плате. Немного поразмыслив, Я решил, что обычный “ногодрыг” на Verilog - это уже не так интересно и мне показалось, что лучше сделать это с помощью AXI GPIO и своего IP-ядра, инициировав экшн из baremetal-приложения. В общем, кому интересно, заглядывайте в статью, там Я описал, как добавить свое кастомное AXI Peripheral IP-ядро, как правильно организовать проект и обратиться к GPIO для чтения и записи логического уровня. Поехали…

1. Общее впечатление

• Рассмотрим общие сведения об архитектуре БК-0010
• Поговорим об интерфейсах, о том, как их создавать и как с ними работать.
• Создадим несколько вспомогательных IP, внешний вид и характеристики которых меняются в зависимости от параметров.

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.

Здравствуйте меня зовут Дмитрий сегодня мы продолжим исследование FPGA плат и напишем контроллер для шины i2c, а также подключим камеры ov7670 и ov2640.

Данная статья является продолжение статей Доступ к SDRAM памяти на FPGA и «множество Мандельброта» и Создание видеокарты Бена Итера на FPGA чипе. Ну а мы начинаем.

И снова здравствуй, Хабр! Мы добрались до второй части повествования о параллельном запуске двух ОС на FPGA с процессорной подсистемой. 

В этой статье мы сначала определим минимально необходимые компоненты для запуска Embedded Linux. Затем осуществим сборку под ARM стандартными инструментами производителя и под Soft-CPU «вручную». И наконец, подготовим загрузочный носитель, чтобы подойти во всеоружии к запуску и верификации проекта, которые ожидают нас в заключительной части цикла.

Однажды мне не спалось ночью и я залип на сайтах про паяльники. Возникло желание купить и сразу появились вопросы: на сколько ватт? Не больше 30? А почему большинство на 60-80 ватт? 60/40 олово свинец? А почему куча паяльных станций идут в комплекте с lead-free проводами припоя? Канифоль сейчас внутри проводов? А почему есть и провода припоя без канифоли? Бронзовую мочалку для очистки? А почему столько комплектов с и белой и бронзовой?

Вспомнил и повод, чтобы научиться паять. Когда-то Руслан Тихонов, руководитель кружка из Москвы, говорил мне что хочет сделать простые упражнения на платах ПЛИС для школьников. Как часть триады "микросхемы малой степени интеграции - ПЛИС - Ардуино". По этому поводу я купил самую дешевую плату с CPLD Altera MAX II (ныне это Intel FPGA), но обнаружил что у нее не припаян переходник.

Я выставил вопросы по паяльники на фейсбук и после оживленной дискуссии мой приятель Денис Никитин вызвался научить меня паять как полагается. Денис работает проектировщиком печатных плат в компании Zoox, ныне часть компании Amazon. Zoox делает беспилотные автомобили, то есть Денис на передовом рубеже паятельного прогресса. Я заснял мастер-класс от Дениса на видео:

Design Automation Conference (DAC) - главная выставка софтверных компаний, которые создают средства проектирования чипов. Именно на ней появляются стартапы, которые определяют проектирование через 10-15 лет (например появление Synopsys на рубеже 1980-1990-х привело к появлению iPhone в середине 2000-х).

На DAC помимо выставки и официальных докладов есть также и poster session - молодые исследователи из университетов вывешивают в виде плакатов, чем они занимаются. Я методически сфотографировал все постеры во время последней конференции DAC в Сан-Франциско, и вот перед вами картина маслом:

(я также выложил версию этой заметки с большими картинками - если вы хотите покопаться детальнее, а не просто обозреть с птичьего полета, это лучше делать там)

Разработка под программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС) и систем на кристалле (СНК) отличается монструозностью IDE и их проектов. В одном котле замешаны исходные коды логических модулей, специфические файлы для привязки к контретной модели ПЛИС, файлы ресурсов, тесты, скрипты сборки, IP-ядра, программы для процессорной системы и т.д. Всё это помножается на проприетарность инструментов, жесткие правила лицензирования и широкое использование бинарных форматов файлов.

Эта статья написана в продолжение рассказа про организацию автотестирования радиоаппаратуры и отвечает на вопрос "как вы подготовили проект FPGA для хранения в репозитории и автоматической сборки в контейнере?".

Здравствуйте! В этой статье я расскажу какие шаги нужно пройти для создания простого процессора и окружения для него.