Ардуино ПЛИС

Программируемые логически интегральные схемы произвели настоящую революцию в электронике. Через практически пустой чип с малой или большой плотностью логических ячеек, разработчику открывается пространство для творчества. Специалист может создавать физические цифровые схемы под свои потребности и изменять их по мере надобности. Внутри микросхемы ничего не буде происходить до тех пор, пока не будет создана прошивка, образующая нужную проектировщику схему. Одно из важных достоинств – возможность реконфигурации, что позволяет с помощью одной платы реализовывать разные проекты. Интересный вариант применения ПЛИС – SDR или программно-определяемая радиосистема, способная самостоятельно заменить целый ряд компонентов, необходимых при разработке радиоприемников, принимающих цифровое и аналоговое телевидение. 

Производители ПЛИС – компании мирового уровня

Появление термина ПЛИС или FPGA связано с предприятием Xilinx, производителю принадлежит первенство в разработке данного типа электронных компонентов. Несмотря на небольшие размеры и незначительный штат сотрудников до 5,0 тыс. человек, начиная с 1984 года компания занимает лидирующие позиции в этом направлении. 

Наибольшую популярность получили следующие виды продукции Xilinx:

1. Семейство ПЛИС Virtex занимает первенствующее положение среди продукции компании, нашло применение в аэрокосмической отрасли. Компоненты находят применение в исследовательской и конструкторской работе, востребованы при изготовлении небольших партий, используются для прототипирования новых устройств. Платы семейства дают возможность на одном кристалле создавать высокоэффективные емкие устройства. К преимуществам ПЛИС Virtex относится значительная производительность, быстрая реакция на события, наметившаяся тенденция к уменьшению стоимости и наличие бесплатных версий. Устройствам присущи высокие эксплуатационные характеристики, которые позволяют им успешно противостоять микроконтроллерам.
2. ПЛИС Kintex – семейство с оптимальным соотношением сочетания стоимости и производительности. Имеет преимущество в энергоэффективности, большом объеме памяти и скорости передачи информации. Семейство широко применяется в телекоммуникационных устройствах, системах обработки видеосигналов, медицинском оборудовании. 
3. Серия ПЛИС Spartan относится к недорогой. За годы развития компоненты совершенствовались, претерпели существенные изменения, что позволило им стать основой эффективных устройств невысокой стоимости. ПЛИС Spartan способные функционировать как самостоятельно, так и в составе систем на основе микропроцессоров. Семейство позволяет создавать высокоскоростные проекты с невысокой стоимостью и объемом логики до 40,0 тыс. вентилей.
4. ПЛИС Artix – недорогое семейство, адаптированное для массового серийного производства. Применение распространяется на медицинскую, промышленную, автомобильную сферу, телекоммуникационные устройства.

На долю Xilinx приходится более 50% мирового рынка ПЛИС. Несколько уступает лидеру американский производитель Altera. Компания относится к бесфабричным, основную деятельность направила на внедрение ПЛИС, адаптацию проектов, разработку ПО для микросхем. Начиная с 2015 года, предприятие потеряло самостоятельность, входит в состав INTEL. На счету компания огромное число микросхем логики, начиная от небольших на 32 ячейки. Altera принадлежит и рекордная микросхема почти на 4 млрд транзисторов, созданная в 2011 году. Продукция применяется в медицине, IT-технологиях, контрольно-измерительных устройствах, средствах телекоммуникации. 

К разработке ПЛИС подтянулись производители Китая. Наибольшую популярность завоевала продукция BMTI, которую по ошибке иногда называют BMPI ПЛИС. Компания создана в 1994 году, базируется в Шанхае, имеет штат из 853 сотрудников. Предприятие развивается за счет государственных инвестиций, основная деятельность касается разработок в сфере космоса. 

Платформа Arduino

Среди профессионалов и начинающих программистов большую популярность завоевала платформа Ардуино. Проект разработан в 2003 году. На практике его можно рассматривать как конструктор, на базе которого можно быстро создавать устройства из микро ячеек. Через Arduino, проектировщики микросхем с навыками программирования могут приступить к конструированию в домашней обстановке, достаточно иметь отладочную плату и программное обеспечение. 

Особенности Ардуино:

• основу составляет микроконтроллер с процессором, ОЗУ, ПЗУ, модулями обмена цифровыми и аналоговыми сигналами;
• универсальность, простота в освоении и пользовании;
• невысокая стоимость;
• наличие в свободном доступе огромной библиотеки с проектами и чертежами;
• простая сборка посредством перемычек, проводов и макетной доски;
• за счет наличия встроенного программатора, при построении программ отпадает необходимость в дешифраторе и компиляторе;
• может быть использован для автоматизации процессов разного уровня сложности;
• благодаря открытой архитектуре, платформа постоянно обновляется и совершенствуется;
• подходит для промышленного и домашнего применения.

Благодаря универсальности, для адаптации Arduino в любой проект потребуется минимальное количество времени, это может быть, как роботизированное оборудование, так и станки с ЧПУ. Платформа пользуется наибольшей популярностью, объединяет огромное сообщество пользователей, имеет готовые библиотеки, руководства, примеры разработок.