Proiect Structuri Hardware Reconfigurabile

TEMA PROIECT

Sa se realizeze un generator de culori cu afisare pe portul VGA. Se va genera in total trei culori, sub forma unor cadre care vor fi transmise pe VGA. La apasarea unui buton se va comuta intre cele trei culori.

Intrari: buton

Iesire: interfata VGA

Capitolul 1 : NOTIUNI TEORETICE

Arhitectura circuitelor reconfigurabile FPGA

FPGA – field programmable gate array

Spartan3 - familia de circuite fabricate de firma XILINX

Circuitele reconfigurabile de tip FPGA sunt organizate astfel incat sa acopere o arie vasta de aplicatii. De exemplu, in familia Spartan3, circuitele componente ale familiei sunt dedicate pe aplicatii astfel:

• Spartan3-ADSP: sunt circuite FPGA optimizate pentru procesarea digitala a semanalelor ( DSP);

• Spartan3-AN: sunt circuite dedicate pentru aplicatii integrate; acestea contin, printre altele, memorii de configuratie nevolatile;

• Spartan3-A: sunt circuite dedicate pentru interfatarea cu numeroase alte dispositive; acestea poseda blocuri IO optimizate pentru lucrul cu semnale diferentiale si interfatari de memorie;

• Spartan3-E: se caracterizeaza printr-o densitate ridicata a blocurilor logice; sunt ideale in aplicatii in care se cer realizarea de blocuri de procesare a datelor de dimensiuni mari;

Exceptand circuitele dedicate aplicatiilor sau anumite caracteristici speciale ale blocurilor concurente, un circuit FPGA prezinta urmatoarele resurse:

• blocuri logice configurabile(configurable logic block - CLB): reprezinta componenta de baza prin care pot fii implementate functii logice, dar si functii de stocare. De asemenea , CLB permit efectuarea propagarii transportului intr-un lant aritmetic sau interconectarea cu alte blocuri;

• circuitul administrator al semanlului de ceas(digital clock manager - DCM): asigura generarea semnalelor de ceas necesare pentru efectuarea anumitor operatii secventiale;

• memorii block RAM

• blocuri de inmultire si alte operatii aritmetice(multiplication block - MB): asigura implementarea operatiilor aritmetice de inmultire ;

In familia de circuite Spartan3, exista in fiecare componenta a familiei mai multe blocuri de inmultire a 2 numere pe 18 biti fiecare cu semn.

Reprezentarea culorilor

Monitoarele color cu tub catodic pot afişa imagini utilizând peste 16 milioane de culori (ceea ce conferă profunzimea culorii). Ceea ce limitează însă numărul de culori afişabile la un număr de nuanţe inferior este adaptorul video. Acest fapt se explică din considerente de memorie alocată, respectiv de numărul de biţi pe care se codifică informaţia unui pixel al imaginii. Practic, sunt consacrate următoarele reprezentări (vezi tabelul 5.2).

Profunzimea culorii pentru diferite reprezentări binare

Reprezentare Nr. culori Denumirea

1 bit 2 Alb-negru

4 biţi 16

8 biţi 256 Pseudo-color

16 biţi 65536 High color

24 /32 biţi 16,8 milioane True-color

Atributul de culoare sau culoarea unui pixel se poate codifica în două moduri:

• modul RGB

• modul index de culoare

Reprezentarea convenţională a tripletului RGB şi a derivatelor sale cromatice