DIY Home Computer με DIY CPU σε VHDL (Cyclove IV FPGA). Lion system

[Fire Doger]

Εντάξει..... Απλά γάμησες!

Ξανά!

[llion]

Αφού άνοιξα το θέμα στην κατηγορία ολοκληρωμένες κατασκευές ας δείξω το σύστημα τοποθετημένο σε κουτί με δικιά του οθόνη 4.3" LCD.
Έχει θύρες VGA monitor, PS/2 πληκτρολόγιο, έξοδο ήχου, usb serial port, programming, και μια είσοδο για εξωτερική πηγή video.
Εσωτερικά έχει τα διάφορα boards (FPGA, 32K ram, PS2 to serial, LCD controller, τροφοδοτικό, SD card), ένα μίνι ηχειάκι και SD κάρτα.

[logic]

Θα μπορούσες να προτείνεις σε κάποιον εντελώς άσχετο με fpga, ποιος θα ήταν ο καλύτερος τρόπος σε θεωρητικό και πρακτικό επίπεδο για να ξεκινήσει να υλοποιεί παρόμοια πράγματα από το μηδέν;
Τι hardware θα ήταν οκ για αρχή; EP4CE6E22C8N ή κάποιο άλλο; Από θεωρία;

Επίσης σε πρακτικό επίπεδο κάποιος που ασχολείται με μικροελεγκτές, τι παραπάνω θα μπορεί να υλοποιεί σε συνδυασμό με fpga σε project αυτοματισμού πχ;

[finos]

ενα θα πω .. θα ηθελα να σας εχω καθηγητή......

[llion]

Αυτό ήταν και για μένα το πρώτο μου project πριν δεν είχα ιδέα από FPGA και VHDL και τώρα ξέρω από Altera Cyclone FPGAs και VHDL και για αυτά θα σου πω την εμπειρία μου.

Καλό είναι για αρχή ενα board με EP4CE6... ή το πιο φτηνό αλλά παλιότερο EP2C5... με flash chip EPCS4 για μόνιμη αποθέκευση προγράμματος που μαζί με ένα προγραμματιστή κλώνο USB Blaster κοστίζουν πολύ φτηνά.
Εμένα με βόλεψε πολύ το ότι το δεύτερο board που πήρα είχε και usb πόρτα που το PC βλέπει ως σειριακή και έτσι έφτιαξα μια UART για επικοινωνία αλλά αυτό εξαρτάται από την εφαρμογή. Επίσης κυκλοφορούν boards με διάφορα καλά πάνω όπως έξτρα μνήμη, θύρες διάφορες και interfaces.

Για προγραμματισμό υπάρχει το Quartus ΙΙ και το συνοδευόμενο πακέτο προσομοίωσης απλά ανάλογα με την FPGA που θα διλέξεις πρέπει να κατεβάσεις και την ανάλογη έκδοση γιατί οι τελευταίες εκδόσεις δεν υποστηρίζουν τις παλιότερες οικογένειες Cyclone FPGA.
Υλικό για εκμάθηση υπάρχει αρκετό στο διαδίκτυο (google it) αλλά και από την Altera μαθήματα σε video και παραδείγματα αν γραφτείς στην ιστοσελίδα τους.
Όλα αυτά είναι δωρεάν.

Τώρα για εφαρμογές ότι μπορείς να φανταστείς. Από το να κατεβάσεις μια έτοιμη CPU (η Altera δίνει την NIOS II δωρεάν) και να έχεις μέσα στην FPGA ένα μικροελεγκτή προσαρμοσμένο στα μέτρα σου με ότι interface θέλεις και να έχει πολλά ΙΟ ports σε ότι configuration θέλεις μέχρι πολύπλοκα συνδιαστικά και ακολουθιακά κυκλώματα που αλλιώς θα χρειαζόταν εξειδικευμένα chip ή πολλά chip με λογικές πύλες.
Μπορεί να θέλεις ένα DSP κομμάτι στην εφαρμογή σου μπορείς να το υλοποιήσεις με τους γρήγορους αθροιστές/πολλαπλασιαστές πολλών bit που παρέχει.

Για παράδειγμα εγώ χρειάστηκα SPI interface και το έφτιαξα στό ίδιο chip με τον επεξεργαστή, όπως επίσης vga controller, uart, ήχο κ.λ.π.
Επίσης δεν χρειάζεται να τα φτιάξεις όλα μόνος σου (όπως εγώ για εγωιστικούς λόγους) αφου υπάρχουν πολλές μονάδες έτοιμες.
Δεν είμαι ειδικός, αυτά από προσωπική εμπειρία.

[logic]

Ευχαριστώ για τις πληροφορίες.
Απ ότι βλέπω η altera είναι πλέον κομμάτι της intel με ότι μπορεί να σημαίνει αυτό για την μελλοντική πορεία της.

[llion]

Διόρθωση και βελτίωση μονάδας add/subtract.

Μεγάλωσα την ανάλυση ώστε να χρησιμοποιεί σχεδόν όλη την LCD οθόνη (248x384 pixels, 31x64 characters, video ram 12Kb).
Πρόσθεσα δεκαδικούς τύπου fixed point 16.16 και τις σχετικές πράξεις/συναρτήσεις στην Tiny Basic.
Πρόσθεσα carry look ahead και διόρθωσα ένα λάθος στο κύκλωμα add/subtract κι έγινε πιο γρήγορο και έτσι το διορθωμένο σχέδιο είναι το παρακάτω:

[llion]

Έφτιαξα ένα video που δείχνει το Lion computer σε λειτουργία.

[llion]

Από την τελευταία φορά που έγραψα έχω κάνει μερικές σημαντικές προσθήκες στο Lion Computer.

FAT16 support for SD card, boot from SD (BOOT.BIN), μεταφροά αρχείων από PC.
8 hardware sprites 16x16 pixels double buffered.
2 κανάλια ήχου και 1 θόρυβου
2 Joystick ports

Κι ένα βιντεάκι με τις νέες δυνατότητες:

[llion]

Έφτιαξα code generator (με floating point arithmetic) και API για Lion CPU-Computer στο open source project με όνομα java grinder που είναι ένας compiler για java.
Έτσι μπορώ να προγραμματίζω τον Lion σε java χωρίς όλες τις εξελιγμένες δυνατότητες της γλώσσας αλλά πολύ καλύτερα και με ταχύτερη εκτέλεση από ότι στην Tiny Basic.
Έφτιαξα σε Java λοιπόν το πρώτο απλό παιχνίδι του Lion το Astro σε στύλ asteroids χρησιμοποιόντας 10 από τα 11 πλέον hardware sprites.



Τα τρέχοντα χαρακτηριστικά του Lion:

16 bit Lion CPU @ 50Mhz
8K rom, 56K ram, 16K (soon 32K) Video ram
2x audio channel, 1x noise channel
30Mb SDCard storage SPI interface
1x Serial Port
1x Serial Keyboard port
2x Joystick