{"id":88529,"date":"2019-05-29T08:15:42","date_gmt":"2019-05-29T06:15:42","guid":{"rendered":"https:\/\/botland.com.pl\/blog\/fpga-czy-warto\/"},"modified":"2024-09-04T14:48:58","modified_gmt":"2024-09-04T12:48:58","slug":"fpga-lohnt-sich-das","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/botland.de\/blog\/fpga-lohnt-sich-das\/","title":{"rendered":"FPGA: Lohnt sich das?"},"content":{"rendered":"Lesezeit<\/span> 4<\/span> min.<\/span><\/span>\t\t
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Es gibt mehrere Plattformen, auf denen wir unsere eigenen Projekte erstellen k\u00f6nnen. Arduino<\/b><\/a>, Raspberry Pi<\/b><\/a> oder STM32<\/a> <\/b>bieten etwas andere M\u00f6glichkeiten, sind aber in der Regel die erste Wahl bei der Auswahl der Hardware f\u00fcr ein Projekt. Lohnt es sich, Zeit in eine weitere Programmiersprache zu investieren, die als ziemlich schwierig gilt? Oder in eine weitere Hardware zu investieren, die, wie wir wissen, nicht die billigste ist? Lohnt es sich, einen Blick auf FPGA<\/b><\/a>? Diese Fragen werde ich in dem folgenden Artikel beantworten. <\/p>\n

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Meine Geschichte<\/h2>\n

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Ich pers\u00f6nlich war schon immer von der digitalen Elektronik fasziniert. Wahrscheinlich habe ich, wie die meisten, mit Arduino- und AVR-Mikrocontrollern angefangen, hatte aber dennoch das Gef\u00fchl, dass es noch nicht ganz so weit war. Fasziniert von der Arbeit von Ben Eater<\/b> <\/a>beschloss ich, mich mit digitaler Elektronik in ihrer reinsten Form zu besch\u00e4ftigen. Logikgatter, Dekoder und Multiplexer…. Schnell beschloss ich, etwas Gr\u00f6\u00dferes zu entwerfen. So entstand mein erster Entwurf f\u00fcr meinen eigenen Prozessor. Es war eine 4-Bit-Einheit, die mir heute sehr einfach erscheint, aber damals war ich sehr stolz darauf. Bald folgten weitere Projekte, darunter der erste 8-Bit-Chip und sp\u00e4ter sein Nachfolger. Alles wurde mit einfachen Logikschaltungen <\/b><\/a>aufgebaut. Doch in relativ kurzer Zeit erreichte ich die Obergrenze. Die Projekte wurden immer fortschrittlicher und schwieriger. Es war notwendig, h\u00f6her zu gehen. <\/p>\n

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Zu dieser Zeit begann ich mich f\u00fcr FPGA<\/a> zu interessieren, aber nach reiflicher \u00dcberlegung gab ich die Idee zun\u00e4chst auf. Die Schaltungen schienen mir mehr Form als Inhalt zu sein, und die Sprache VHDL erschien mir zu schwierig. Damals kehrte ich zum Wesen der digitalen Elektronik zur\u00fcck, aber kurze Zeit sp\u00e4ter gab es eine weitere 180-Grad-Wendung – ich beschloss, FPGAs eine Chance zu geben. <\/p>\n

FPGA-Kurs<\/h2>\n

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Auf der Suche nach Informationen zu diesem Thema bin ich auf den FPGA-Kurs<\/b><\/a> der auf der Forbot-Webseite verf\u00fcgbar ist. Meiner Meinung nach ist dies eine gro\u00dfartige Informationsquelle f\u00fcr den Einstieg. Ich habe das Board Elbert v2<\/b><\/a> gekauft und so begann mein FPGA-Abenteuer. Zun\u00e4chst ging es recht z\u00f6gerlich voran, aber mit der Zeit begann ich, schwierigere Ideen zu implementieren. Ich bin derzeit der Autor des Blogs<\/a> <\/b>\u00fcber FPGAs, und ich habe mich auch wieder mit dem Entwurf von Prozessoren besch\u00e4ftigt. Eines dieser Projekte<\/a> <\/b>liegt bereits hinter mir, und ein weiteres<\/a> <\/b>ist derzeit in Arbeit. <\/p>\n

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Was genau ist ein FPGA und wie werden sie ‘programmiert’?<\/h2>\n

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Was genau sind FPGAs? Laut Wikipedia<\/a> <\/b>– handelt es sich um programmierbare Logikgatter-Arrays<\/strong>. Man kann sie auch einfacher beschreiben: als eine Sammlung von Logikgattern, deren Verbindungen untereinander beliebig erstellt werden k\u00f6nnen. Das ist nat\u00fcrlich eine sehr vereinfachte Beschreibung, aber zuf\u00e4llig habe ich vor einiger Zeit in meinem Blog ausf\u00fchrlich beschrieben was FPGAs sind<\/b><\/a>. Wenn Sie sich f\u00fcr dieses Thema interessieren, lade ich Sie ein, dorthin zu gehen. <\/p>\n

FPGA-Programmierung<\/h3>\n

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Ich habe das Wort Programmierung nicht ohne Grund in Anf\u00fchrungszeichen gesetzt. Die korrekte Aussage ist, dass FPGAs sich selbst konfigurieren<\/strong>, denn wir erstellen kein Programm, sondern eher eine Beschreibung, wie unser Projekt funktioniert. FPGA-Programmierung <\/strong>ist daher nicht ganz die richtige Form. <\/p>\n

Wir k\u00f6nnen Projekte, die auf FPGAs implementiert sind, in VHDL<\/strong> oder Verilog<\/strong> beschreiben. Ich pers\u00f6nlich verwende VHDL, weil diese Sprache in Europa h\u00e4ufiger verwendet wird. Die Sprache Verilog ist in den USA beliebter. Viele Leute sch\u00e4tzen es, in dieser Sprache zu arbeiten. Ein Fachkurs <\/strong> sollte Ihnen helfen, diese F\u00e4higkeit zu beherrschen. <\/p>\n

Wenn wir Schaltungen entwerfen, die hinter einem FPGA realisiert werden, m\u00fcssen wir auch die Plattform w\u00e4hlen, auf der wir alles realisieren wollen. Es gibt mehrere verschiedene Hersteller auf dem Markt, aber die f\u00fchrenden sind Xilinx<\/strong> und Altera<\/strong> (Intel). Ich pers\u00f6nlich verwende nur Xilinx-Chips, weil ich mit einem Board begonnen habe, das mit einem Chip dieses Unternehmens ausgestattet war. Je nachdem, f\u00fcr welchen Chip wir uns entscheiden, m\u00fcssen wir uns mit einer anderen Umgebung ausstatten. F\u00fcr Xilinx ist es die Xilinx Ise Design Suite und f\u00fcr Altera (Intel) ist es Altera Quartus. Beide Umgebungen sind kostenlos. <\/p>\n

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FPGA Schaltungen – Wo soll ich anfangen?<\/h2>\n

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Ich kann mit gutem Gewissen das Board Elbert v2<\/b><\/a> f\u00fcr den Anfang empfehlen, mit dem ich selbst angefangen habe. Es hat einen sehr gro\u00dfen Vorteil: einen miniUSB-Anschluss. Dank dieses Anschlusses k\u00f6nnen wir den FPGA konfigurieren, ohne ein teures Programmierger\u00e4t kaufen zu m\u00fcssen. Abgesehen davon bietet es eine Reihe interessanter Peripherieelemente, n\u00e4mlich einen VGA-Anschluss, einen microSD<\/b><\/a>-Kartensteckplatz, Klinkenanschluss, Sieben-Segment-Anzeigen<\/b><\/a>, Tasten und LEDs<\/b><\/a>. <\/p>\n

FPGA – Kurs und Lernen<\/h3>\n

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Was die Umgebung betrifft, so handelt es sich, wie ich bereits erw\u00e4hnt habe, um die Xilinx Ise Design Suite, die auf der Webseite des Herstellers kostenlos erh\u00e4ltlich ist. Der Installationsvorgang selbst wird in dem Forbot-Kurs<\/b><\/a>beschrieben.Wir empfehlen den FPGA-Kurs f\u00fcr alle Benutzer, die eine einfache Anleitung suchen, um ihr Abenteuer mit diesen Chips zu beginnen. <\/p>\n

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FPGA – Anwendung in der Praxis – Also: lohnt sich das?<\/h2>\n

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Um die Frage aus der Einleitung zu beantworten: Lohnt es sich, sich mit dem Thema FPGA zu besch\u00e4ftigen? Meiner Meinung nach: definitiv ja! Chips dieser Art bieten enorme M\u00f6glichkeiten und wir sind wirklich nur durch unsere Fantasie begrenzt. Wir k\u00f6nnen sogar unseren eigenen Prozessor entwerfen. <\/strong> Es ist nicht ohne Grund, dass dort, wo Mikrocontroller versagen, FPGAs zum Einsatz kommen. Au\u00dferdem unterscheiden sich FPGAs<\/strong> stark genug von Mikrocontrollern, um uns eine v\u00f6llig neue Perspektive auf die digitale Elektronik zu er\u00f6ffnen. FPGAs werden in vielen Bereichen der Elektronik Anwendung<\/strong> finden. Es liegt ganz an Ihnen! <\/p>\n

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Autor: Rafa\u0142 Bartoszak<\/p>\n

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FPGAs – FAQ<\/h2>\n
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