¿Cuáles son algunos circuitos integrados programables o hardware similar que son adecuados para aficionados y relevantes para la industria?

Sugeriría que mire las placas de desarrollo FPGA.

Los FPGA son una buena plataforma para la creación de prototipos y se utilizan en la industria. Si observa las descripciones de trabajo para diseñadores de hardware (integrados) o diseñadores de VLSI, buscan personas con experiencia en diseño de FPGA. Sin embargo, tenga en cuenta que el diseño FPGA es un proceso altamente simplificado de diseño digital VLSI. Esto se debe a que el flujo de diseño de FPGA generalmente está controlado por las empresas de diseño y fabricación de FPGA, como Xilinx. Por otro lado, el diseño de VLSI generalmente incluye ingenieros de CAD que personalizarían el flujo de diseño de VLSI (cadena de herramientas de automatización de diseño electrónico) para optimizar el proceso de diseño y el IC para cumplir con los objetivos y limitaciones de diseño. Esto es especialmente cierto cuando observa los pasos del diseño físico y la verificación, y el diseño para la capacidad de fabricación (DFM).

Un PSoC es una buena alternativa.

Dicho esto, depende de si tiene un alcance de trabajo específico al que desea apuntar. La experiencia técnica de su amigo se puede adaptar a las posiciones en el diseño de sistemas integrados (aspectos de hardware y / o software), o diseño y verificación digital VLSI.

Para el diseño digital VLSI, puede dividirlo aún más en generalistas que pueden desarrollar modelos RTL, sintetizarlo a nivel lógico y llevar a cabo el diseño físico. Esto implicaría el uso de scripts, basados ​​en Perl, Tcl y / o Python, para personalizar las herramientas de automatización de diseño electrónico (EDA). Algunas personas se centran en el diseño / síntesis física, que implica el tamaño de la puerta, la inserción del búfer, la asignación de voltaje umbral, el tamaño del cable, la planificación del piso, la partición a nivel lógico, la ubicación (ubicación global y detallada), la red de reloj / síntesis de árbol y el enrutamiento (global y enrutamiento detallado). Si su metodología de diseño no se basa en un diseño CMOS estático complementario sincrónico, como los que se basan en la lógica dinámica (incluida la lógica de dominó tolerante a la asimetría), la lógica asincrónica, la lógica aproximada y los sistemas elásticos sincrónicos bastante nuevos, necesitaría una mayor personalización de su flujo de diseño VLSI y posiblemente una nueva biblioteca de diseño VLSI que se utiliza durante la síntesis lógica (y la síntesis física). Algunas especialidades incluyen síntesis de árbol / red de reloj, diseño / ingeniería de interconexión (que van desde red en chips hasta modelado y extracción de interconexión), diseño de circuito a nivel de transistor, especialmente para rendimiento de grano fino y optimización de potencia, y análisis de integridad de señal. Para especializarse en algo, necesitaría un título avanzado en ingeniería eléctrica e informática.

Para la verificación VLSI, generalmente se requieren buenas habilidades de programación y secuencias de comandos, ya que el uso de lenguajes de verificación de hardware y métodos formales implica la programación. El conocimiento de C, C ++, SystemC, SystemVerilog, e y Vera son requisitos de trabajo comunes.

Dicho esto, las empresas se están moviendo hacia el diseño de nivel de sistema electrónico (ESL). Esto incluye el uso de herramientas de codiseño de hardware / software basadas en C, C ++ y SystemC. Puede sintetizar modelos ESL de su sistema electrónico en C, C ++ y SystemC a Verilog y VHDL para ciertos tipos de dominios digitales IC, como los del procesamiento de señales digitales. Los investigadores están trabajando en herramientas de síntesis de ESL para modelos UML / SysML. Por lo tanto, si bien la programación de microcontroladores en C ++ puede no ayudarlo a obtener trabajos en el diseño VLSI, el desarrollo de modelos SystemC sí lo hará. La biblioteca SystemC es gratuita y de código abierto, por lo que puede crear modelos en SystemC y compilarlos con GCC.

Un PSoC 5 también sería mi recomendación (de Cypress Semi).
La arquitectura flexible del SoC es ordenada, pero el verdadero poder reside en su entorno de diseño: PSoC Creator. El software permite la captura esquemática como entrada de diseño para sus diseños de hardware. Así que esencialmente está diseñando su propia ASIC + MCU de señal mixta personalizada. Solo que no tiene que pasar por la molestia de enviarlo a una fábrica, simplemente lo programa en un dispositivo PSoC.

El diseño gráfico de captura esquemática es muy útil para cadenas de señales analógicas. literalmente puede dibujar diagramas de circuitos y colocar bloques de componentes para periféricos como ADC, comparadores, amplificadores, etc.

Entonces te das cuenta de que este chip también tiene una estructura digital totalmente programable, como un CPLD que comprarías por separado. En el mismo software (Creador) puede escribir el código Verilog para crear periféricos digitales (escriba su propio UART, ¿alguien?). Esto es genial para esos diseñadores digitales.

Para integrarlo todo, obtienes un Microcontrolador basado en ARM Cortex, ¡en el mismo chip! El C integrado simple que usa compiladores gratuitos le permite controlar cada uno de esos periféricos analógicos y digitales directamente desde el firmware.

El proceso de construcción del diseño dentro de Creator se encarga de la síntesis, incluso el enrutamiento y las interconexiones entre todas estas partes (que están en un bus común) para darle un chip único, uno que tiene analógico (como IC fijos), digital (como CPLD) y firmware (como MCU), todo en un solo chip, y uno que está totalmente diseñado y personalizado por usted (ASSP personalizado para cualquier persona barata?)

Si le preocupa la cantidad de trabajo que conlleva construir todos estos periféricos individuales desde cero, no lo sea, tienen una biblioteca de componentes, una especie de tienda de IP, desde la que puede arrastrar y soltar periféricos en su diseño. Luego solo conéctelos a los otros componentes del sistema.

un reciente kit de aficionados recién financiado en kickstarter que utiliza el PSoC 5 – busque http://www.freeSoc.net

Relevante para la industria es un término bastante vago. Si le interesan los sistemas multimedia o los servidores de datos locales o servidores para el hogar y está buscando una placa de creación de prototipos, le sugiero que elija Pandaboard / Beagleboard-xM.

En lo que respecta al aprendizaje, es una excelente herramienta para entrar en el desarrollo de Linux y Android. El núcleo tiene un DSP que debe habilitarse. Puede comenzar a practicar sus algoritmos DSP en poco tiempo. Hay GPIO disponibles que puede usar para dar entradas a su sistema, sin necesidad de simular. Usar el UART es un juego de niños (Linux simplifica la vida), por lo tanto, la depuración nunca es un problema. El conocimiento de GCC es suficiente para programarlo. Existe una gran cantidad de bibliotecas de código abierto hechas a medida para estos sistemas en aplicaciones como visión artificial, procesamiento de lenguaje natural, reconocimiento de gestos, etc. Las entradas USB están disponibles para probar fácilmente el rendimiento de su sistema. Una gran cantidad de foros y blogs en línea están disponibles para soporte.

Y no necesitas una PC. Se puede utilizar como CPU y tiene salidas para monitor (salida HDMI). Los puertos USB se pueden usar para teclado y mouse.

Un poco de google le mostrará cuán emocionantes son estas plataformas para trabajar: a su amigo aficionado a la tecnología definitivamente le gustará el valor académico y la relevancia de la industria asociada a estos tableros.
Espero que esto haya ayudado 🙂

Con fines de aprendizaje, debe intentar generar hdl a partir de IR de llvm. Aprenderá mucho Luego, trate de asegurarse de que hdl pueda funcionar con una frecuencia dada y cumpla con las restricciones lógicas dadas 😉

Te sugiero que busques en los productos Altera, ya que tienen buena documentación y son muy buenos para aprender. Las placas FPGA son generalmente caras, pero si su presupuesto es bueno, puede probar esta placa http://www.terasic.com.tw/cgi-bi

Una vez que aprenda a jugar con los periféricos de la placa, puede intentar portar el núcleo del procesador NIOS y crear aplicaciones interesantes. A continuación, también puede portar núcleos VHDL / Verilog desde http://opencores.org . Creo que sería un buen complemento para el CV.

Avnet crea una demoboard llamada Zedboard. Utiliza un chip xilinx ZYNQ. El tablero es bastante agradable. El chip ZYNQ es bastante vanguardista. El chip tiene un procesador ARM9 bastante rápido y el FPGA es algo así como 1,4 millones de puertas equivalentes. El procesador y la estructura FPGA están en el mismo chip y Xilinx diseñó buses AXI dedicados para conectar el procesador a la estructura FPGA y a un montón de núcleos dedicados en el chip. Por lo tanto, puede colocar núcleos en la parte fpga y conectarlos con un bus de alta velocidad al procesador sin pasar por los pines.

El zedboard tiene, creo, una gran cantidad de memoria DDR y conexiones para HDMI, VGA, audio, USB, digital seguro. También tiene una pequeña pantalla LCD gráfica, algunos interruptores y botones genéricos y algunos LED genéricos que puede vincular a su diseño fpga.

Puede ejecutar Linux en el procesador si lo desea. Un sistema operativo Linux básico o en tiempo real, o puede compilar su código en un ejecutable y ejecutarlo completamente (sin sistema operativo).

Es una cantidad de capacidad bastante sorprendente. Puede comprar el zedboard por $ 500, por lo que es un poco caro para un “pasatiempo”, pero tiene suficiente potencia como para que los diseños de ingeniería comercial lo usen para cosas de computación intensiva como la visión artificial y demás.

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