FPGA folosite in radiouri digitale

[roadrunner]

FPGA folosite in radiouri digitale - avantaje.

 

 

RR

[ionut90]

Urmaresc de ceva timp clipurile tale pe youtube dar sunt un novice in lumea asta digitala si aveam si eu, cel putin o intrebare, daca nu mai multe, asa de incepator: deci, daca am inteles eu bine, un radio digital cu FPGA (de ce folosesti FPGA ???) are software o schema care respecta principiu de functionare a constructiilor radio analogice, gasite prin carti sau cum mai exact sta treaba ? 

[roadrunner]

Hai ca le separ in doua FPGA si DSP si incep cu DSP.

DSP e o disciplina care se ocupa cu procesarea digitala a semnalelor, de fapt e vorba de matematica.  Prin procesarea semnalelor de fapt inseamna filtrare, analiza,  (multiplicare) sau adunarea lor, descompunere fourier (sau analiza spectrala) sau sinteza semnalelor (care e inversul descompunerii fourier) Partea asta implica si teoria esantionarii a lui Shannon/Nyquist etc. Practic tot ce tine de schimbarea transformarea unui semnal discret (din esantiane discrete, adica digital)

FPGA-urile sunt niste circuite digitale care contin o gramada de blocuri functionale (digitale) de exemplu Regstrii (flip flop) elemente de memorie, multiplicatoare, sumatoare circuite PLL pentru semanle de CLK etc. pe scurt o colectie de blocuri digitale care nu sunt interconectate dar se pot conecta dupa dorinta useru-ului. (au un fel de fire/conexiuni virtuale).  Controland  conexiunile poti sa-ti faci (configurezi) circuitul propriu dupa necesitati, folosing diverse metode cea mai populara fiind unul din limbajele de descriere hardware (HDL - hardware description language) cele mai cunoscute sunt VHDL si Verilog.

Dupa ce descrii functionarea dorita (HDL) sunt niste tool-uri care inteleg si convertesc ce ai specificat tu aocolo intr-o retea de legaturi care e definita inte-un fisier care se incarca in FPGA si se configureaza toate legaturile. Procesul poate fi repetat la infinit. 

Asta asa fara sa intr-u in detalii complicate.

Procesul descris mai sus e 80% identic cu proiectarea unui chip digital (nu FPGA) cu diferenta ca rezultatul la IC digitale e o retea de porti care se recompileaza intr-una de tranzistoare si conexiuni metalice care devin circuitul integrat dupa ce se fabrica pe un substrat de siliciu. 

 

Acum trecem la partea de radio.

In orice radio sunt niste transformari ale semnalui - filtrare, convertirea unor frecvente (mixere) din nou filtrare (dupa mixer) si cel mai pacatos demodulare (AM. FM sau PHASE) cand faci chestiile astea in domeniul analog suferi de o gramada de probleme cu atenaurea, distorsiunile (din cauza neliniaritatii componenelor) reflexii ale semnalului din cauza neadaptarii impedantelor de iesire dintr-un bloc si intrare in urmatorul. (nu mai zic de tolerante la componente si factorul de calitate Q) - toate astea se fac in domeniul digital (cu tehnici DSP) si nu ai toate dezavantajele enumerate mai sus. Nu exista cuplaje parazite, impedante diferite la frecvente diferite etc. Astea sunt avantaje majore cand construiesti un radio. Nu mai mentinez ca poti schimba o gramada de chestii fara ciocan de lipit.

 

 

si ca sa incehei intr-o nota pesimista sansele ca tinerii din ziua de azi sa invete despre asta sunt destul de reduse pentru ca e nevoie de ani de invatare in domenii conexe (electronica, matematica) cand focus-ul tinerilor e tik-tok si Instagram si ce mai fi....

RR

Editat Martie 16, 2024 de roadrunner

[ionut90]

Multumesc mult.

 

Sa inteleg ca pentru un incepator e bine sa aiba o placa de dezvoltare cu un anume FPGA si/sau DSP ? Si apoi alege programul cu care sa scrie placa de dezvoltare - ai spus Verilog sau VHDL ? Care din cele doua soft-uri l-ai recomanda pt. incepatori ? Care e mai simplu de invatat ?

 

Asta o data, doi, ai zis:

Acum 17 ore, roadrunner a spus:

Dupa ce descrii functionarea dorita (HDL) sunt niste tool-uri care inteleg si convertesc ce ai specificat tu aocolo intr-o retea de legaturi care e definita inte-un fisier care se incarca in FPGA si se configureaza toate legaturile. Procesul poate fi repetat la infinit. 

Asta asa fara sa intr-u in detalii complicate.

 Care sunt aceste tool-uri ? Cumva Verilog sau VHDL ? 

[roadrunner]

La 17.03.2024 la 16:43, ionut90 a spus:

Sa inteleg ca pentru un incepator e bine sa aiba o placa de dezvoltare cu un anume FPGA si/sau DSP ? Si apoi alege programul cu care sa scrie placa de dezvoltare - ai spus Verilog sau VHDL ? Care din cele doua soft-uri l-ai recomanda pt. incepatori ? Care e mai simplu de invatat ?

sunt cam la fel (daca stii C atunci poate Verilog ca sintaza e mai apropiata de C)

Una din problemele (printre alte zeci) care le au cei ce innvata  HDL (cand zi HDL ma refere la ambele) e ca nu inteleg conceptul asta de descriere hardware si fac confuzia cu software care e cu totul altceva. De exempli cand descrii un numarator binar de 4 biti in HDL obtii 4 registrii si un sumator (ca din asta e facut numaratorul) sau daca  scrii o funtie logica de 3 intrari obtii o poarta cu trei intrari.

  

Citat

 

Dupa ce descrii functionarea dorita (HDL) sunt niste tool-uri care inteleg si convertesc ce ai specificat tu aocolo intr-o retea de legaturi care e definita inte-un fisier care se incarca in FPGA si se configureaza toate legaturile. Procesul poate fi repetat la infinit. 

Asta asa fara sa intr-u in detalii complicate.

 

Tool-urile sunt de obicei de la fabricantul de FPGA *(pentru ca sunt specifice pentru diverse tipuri de FPGA) - si sunt echivalentul compilatoarelor din lumea software. In lumea hardware nu se numesc compilatoare se numesc sintetizoare, adica inteleg ce ai scris in HDL si sintetizeaza circuitul hardware sub forma de registrii si porti logice. Dupa asta un alt tool ia fisierul asta si-l mapeaza (atribuie diverse blocuri existente pe FPGA-ul ales) dupa care un alt tool ia iesirea mapper-ului si plaseaza locul din care va folosii resursele din fpga (asta se numeste "place") dupa ccare un alt tool face conexiunile - asta se numeste Router.

HDL -> MAP -> PLACE ->ROUTE

dupa astea un alt tool face un fisier de configurare care se incarca in FPGA si FPGA-ul face ce ai specificat in HDL.

Suita asta de programe se numeste Tool-chain. (o insiruire de tool-uri) si e diferita de la vendor la vendor (AMD/ ALtera / Microchip/Lattice) dar principiul e la fel. si in genral sunt free faca folosesti FPGA=uri mici si medii.

RR

Editat Martie 18, 2024 de roadrunner

[ionut90]

Multumesc mult pentru lamuriri. 

[prog]

Nu am intrat de ceva timp pe forum, dar iata un topic surpriza foarte fain pe un domeniu care imi place mie! 🙂 

Editat Aprilie 15, 2024 de prog

[roadrunner]

@prog nu pot sa fiu decat bucuros! am in pregateala niste video-uri noi cu experimente radio cu hardware facut de mine in timpul liber. Din pacate nu am prea mult timp liber la dispozitie si nici nu prea ma omor cu calitatea inregistrarilor (cam tot ce inregistrez e tras dintr-un foc si editez foarte putin din lipsa de timp)

ideea e ca urmeaza altele.

RR 

[prog]

Ok, am inteles, totusi, referitor la calitatea inregistrarilor, conteaza, mai ales audio dar chiar si video, nu zic sa faci efecte sau stiu eu ce calitate 4k, dar un clip HD cu un audio bun unde sa fii inteles ca lumea chiar conteaza.

Succes in activitate si astept cu nerabdare si alte video-uri noi cat mai curand posibil! Cheers! 

[roadrunner]

Am adaugat un video nou din seria Radio-uri digitale si tehnici DSP cu un exemplu cum se poate folosii DDS (Direct Digital Synthesis) ca si modulator in frecventa.

Spor!

RR

 

[prog]

Foarte buna initiativa !! Pacat ca nu pot activa subtitrarea in romana si pacat ca nu e in limba romana (o fi din cauza targate-ului canalului tau de youtube !!! foarte probabil). Nu e o acuza asta, doar o constatare.

Imi place teoria DDS, foarte frumos expusa.

 

Totusi, nu era mai bine sa faci topicuri separate. Ai putea vorbi cu @donpetru sa faci la sectiunea DIY un subforum unde sa postezi numai tu acolo topice cu diverse subiecte de acest gen. Ar fi super cool de urmarit si cand cineva cauta un titlul anume il gaseste acolo foarte usor. Ce zici? 

[roadrunner]

Prog,

video-ul asta cu DDS-ul l-am facut ca mi-a cerut un subscriber (de fapt doi la ceva timp distanta) nu aveam de gand sa-l fac.  Lucram la altul unde explicam cum sa trimiti / receptionezi date DDR cu LVDS (ca multi se impiedica la asta si e de fapt relativ simplu)

Pot sa fie oricum pe forum ca pe YT sunt pe categorii, daca cineva vrea sa le arnajeze altfel nu am nimic impotriva.

RR

Editat Mai 1, 2024 de roadrunner