Đọc sách cùng bạn: "Giáo trình thiết kế hệ thống số"

Chuyên mục Giới thiệu sách trân trọng giới thiệu đến Quý bạn đọc Giáo trình Thiết kế hệ thống số, do tập thể giảng viên Trường Điện - Điện tử, Đại học Công nghiệp Hà Nội biên soạn. Tài liệu này được xây dựng dựa trên chương trình đào tạo chính quy, phù hợp với nhu cầu học tập và nghiên cứu của sinh viên ngành điện tử. Giáo trình không chỉ mang tính lý thuyết mà còn gắn liền với thực hành, giúp người học phát triển tư duy thiết kế và triển khai mạch số

"Giáo trình thiết kế hệ thống số" là tài liệu hữu ích giúp sinh viên tiếp cận công nghệ thiết kế logic sử dụng các vi mạch lập trình được như FPGA và CPLD. Sách giới thiệu các công nghệ hiện đại như ASIC và ngôn ngữ mô phỏng phần cứng (HDL) gồm ABEL, VHDL, Verilog... giúp sinh viên hiểu và thực hành thiết kế mạch số trên máy tính. Đây là tài liệu cần thiết cho sinh viên ngành điện - điện tử, công nghệ thông tin và tự động hóa.

Nội dung của giáo trình được chia làm 4 chương

Chương 1: Tổng quan về mạch logic lập trình được

Trong chương này, cuốn sách giới thiệu về lịch sử phát triển vi mạch số lập trình được nhằm đáp ứng nhu cầu thiết kế mạch linh hoạt, tiết kiệm thời gian và chi phí so với các mạch chuyên dụng trước đây. Tại đây, người học cũng nắm được cấu trúc của thiết bị logic lập trình được PLA gồm ba thành phần chính: cụm cổng AND, cụm cổng OR và các bộ đảo, được kết nối với nhau thông qua các chuyển mạch có thể lập trình được. PAL là phiên bản đơn giản hơn của PLA, thích hợp cho thiết kế logic tổ hợp. Để thực hiện logic tuần tự, cần thêm Flip-Flops bên ngoài. Khi tích hợp Flip-Flops vào PAL, thiết bị được gọi là DPLD. Ngoài ra chương này còn giới thiệu sơ qua về các họ vi mạch lập trình được như họ vi mạch PROM, họ vi mạch PAL, GAL, PEEL, EPLD, ERASIC, LCA.

Chương 2: Giới thiệu chung FPGA

FPGA là loại vi mạch số có cấu trúc dạng mảng các phần tử logic mà người dùng có thể lập trình theo yêu cầu. Kiến trúc FPGA gồm ba thành phần chính: khối logic (CLB), khối vào/ra (I/O) và hệ thống đường kết nối linh hoạt, cùng với mạch cấp xung đồng hồ cho từng khối logic. Khối logic chứa các mạch lập trình được như các flip-flop và mạch dồn kênh, trong khi khối I/O giúp trao đổi tín hiệu giữa FPGA và các thiết bị ngoại vi. FPGA có thể tích hợp từ các mạch đơn giản như logic tổ hợp đến các mạch phức tạp như ALU, DSP, bộ nhân, vi điều khiển và vi xử lý. Với khả năng kết nối linh hoạt giữa các khối logic, ngay cả ở vị trí xa nhau, FPGA đảm bảo độ trễ nhỏ trong xử lý. Trong đó, dòng chip Spartan-3AN nổi bật với khả năng tích hợp bộ nhớ Flash, hiệu suất cao, tiết kiệm điện năng và phù hợp cho các hệ thống nhúng quy mô vừa và nhỏ.

Chương 3: Cấu trúc của CPLD

Trong chương này, cuốn sách giới thiệu tổng quan về công nghệ CPLD, một loại vi mạch được xây dựng từ nhiều khối logic PAL kết nối với nhau qua các chuyển mạch bên trong một chip duy nhất. Cấu trúc điển hình của CPLD bao gồm các khối chức năng (FB), khối vào/ra (I/O) và ma trận kết nối, trong đó các khối chức năng được thiết kế với các dãy cổng AND và OR. Các khối I/O đảm nhiệm việc điều khiển tín hiệu tại các chân ra vào với mức điện áp phù hợp. Để đảm bảo hoạt động ổn định và đồng bộ, tín hiệu xung clock cần được truyền đến các flip-flop với độ trễ nhỏ. Hiện nay, các công nghệ lập trình phổ biến trong CPLD là EPROM, EEPROM và Flash EPROM. Cuối chương cũng đề cập đến các dòng CPLD của Xilinx và Altera, nêu bật những đặc điểm nổi bật và kiến trúc tiêu biểu của từng hãng.

Chương 4: Thiết kế ứng dụng với FPFA và CPLD

Chương này trình bày quy trình thiết kế một ứng dụng thực tế sử dụng CPLD và FPGA, giúp người đọc nắm được các bước cơ bản trong thiết kế mạch số lập trình được. Nội dung giới thiệu tổng quan về Altium NanoBoard 3000, bao gồm cấu trúc, đặc điểm và ứng dụng của hai phiên bản phổ biến: NanoBoard 3000XN và 3000AN. Đồng thời, trong chương này hướng dẫn cách thiết kế, mô phỏng và kiểm thử mạch trên hai loại bo mạch này, hỗ trợ người học thực hành hiệu quả.

Phần cuối của cuốn sách là phụ lục hướng dẫn thiết kế ứng dụng trên Altium NanoBoard 3000. Nội dung tập trung vào việc hướng dẫn từng bước sử dụng kỹ thuật Digital IO để điều khiển đèn LED trên bo mạch. Người học sẽ được tìm hiểu cách tạo giao diện điều khiển, xây dựng ứng dụng điều khiển LED, thiết kế giao diện đơn giản kết hợp với mô hình màu HSV, và tạo một vi xử lý đơn giản phục vụ cho việc điều khiển LED.

Hiện nay cuốn sách đã có tại thư viện Đại học Công nghiệp Hà Nội, bạn đọc quan tâm có thể đến mượn về nhà hoặc đọc tại chỗ.

Chúc các bạn thành công!