Microsemi DG0852 PolarFire FPGA Temperature and Voltage Senzor

Informace o produktu: DG0852 Demo Guide PolarFire FPGA
Teplota a svtage Senzor

DG0852 Demo Guide PolarFire FPGA Temperature and Voltage Senzor je produkt určený k měření teploty a objemutagE. Produkt vyrábí společnost Microsemi se sídlem v Aliso Viejo, Kalifornie, USA.

Požadavky na design

Aby produkt správně fungoval, konstrukční požadavky zahrnují použití PolarFire FPGA Temperature and Vol.tage Sensor, což je nízkoenergetické a cenově výhodné FPGA.

Předpoklady

Chcete-li použít DG0852 Demo Guide PolarFire FPGA Temperature and Voltage Senzor, musíte mít systém, který podporuje software Libero Design Flow, který je zodpovědný za implementaci návrhu a tok simulace.

Demo design

Demo design zahrnuje implementaci teploty a objemutagMěřicí systém využívající PolarFire FPGA Temperature and Voltage Senzor.

Implementace designu

Proces implementace zahrnuje následující kroky:

• Syntetizovat – tento krok zahrnuje převod požadavků na návrh do formátu HDL, kterému FPGA rozumí.
• Place and Route – tento krok zahrnuje umístění syntetizovaných obvodů na čip a směrování propojení.
• Ověřit načasování – tento krok zkontroluje, zda jsou splněna časová omezení návrhu.
• Generate FPGA Array Data – tento krok vygeneruje data, která budou nahrána do FPGA.
• Generate Bitstream – tento krok vygeneruje bitstream, který bude stažen do cílového FPGA zařízení.
• Run PROGRAM Action – tento krok naprogramuje zařízení bitovým tokem.

Simulační tok

Simulační tok zahrnuje simulaci návrhu, aby bylo zajištěno, že splňuje požadavky návrhu.

• Simulace návrhu – tento krok zahrnuje simulaci návrhu pomocí softwaru Libero Design Flow, aby bylo zajištěno, že splňuje požadavky návrhu.

Návod k použití produktu

Chcete-li použít DG0852 Demo Guide PolarFire FPGA Temperature and
svtage Senzor, postupujte takto:

1. Ujistěte se, že váš systém podporuje software Libero Design Flow.
2. Stáhněte si a nainstalujte software Libero Design Flow od Microsemi's webmísto.
3. Postupujte podle kroků implementace návrhu uvedených v uživatelské příručce a implementujte svou teplotu a objemtage systém měření.
4. Simulujte návrh pomocí softwaru Libero Design Flow, abyste zajistili, že splňuje požadavky na návrh.
5. Naprogramujte zařízení pomocí bitového toku pomocí kroku Run PROGRAM Action popsaného v uživatelské příručce.
6. Připojte svou teplotu a objemtage senzory k PolarFire
   Teplota FPGA a svtage Čidlo pro zahájení měření teploty a objemutage.

Pro další produktovou podporu nebo dotazy kontaktujte prodejní tým Microsemi nebo tým zákaznické podpory telefonicky nebo e-mailem, jak je uvedeno v uživatelské příručce.

Centrála Microsemi
Jedna Enterprise, Aliso Viejo,
CA 92656 USA
V rámci USA: +1 800-713-4113
Mimo USA: +1 949-380-6100 Prodej: +1 949-380-6136
Fax: +1 949-215-4996
E-mail: sales.support@microsemi.com www.microsemi.com
©2021 Microsemi, dceřiná společnost ve stoprocentním vlastnictví Microchip Technology Inc. Všechna práva vyhrazena. Microsemi a logo Microsemi jsou registrované ochranné známky společnosti Microsemi Corporation. Všechny ostatní ochranné známky a servisní známky jsou majetkem příslušných vlastníků.
Microsemi neposkytuje žádnou záruku, prohlášení ani záruku týkající se informací zde obsažených nebo vhodnosti svých produktů a služeb pro jakýkoli konkrétní účel, ani nepřebírá žádnou odpovědnost vyplývající z aplikace nebo použití jakéhokoli produktu nebo okruhu. Zde prodávané produkty a jakékoli další produkty prodávané společností Microsemi byly podrobeny omezenému testování a neměly by být používány ve spojení s kritickým vybavením nebo aplikacemi. Jakékoli výkonnostní specifikace jsou považovány za spolehlivé, ale nejsou ověřeny, a Kupující musí provést a dokončit veškeré výkonnostní a další testování produktů, a to samostatně a společně s jakýmikoli koncovými produkty nebo v nich instalované. Kupující se nebude spoléhat na žádná data a výkonové specifikace nebo parametry poskytnuté společností Microsemi. Je odpovědností kupujícího nezávisle určit vhodnost jakýchkoli produktů a testovat a ověřit je. Informace poskytované společností Microsemi níže jsou poskytovány „tak, jak jsou, kde jsou“ a se všemi chybami a veškerá rizika spojená s těmito informacemi nese výhradně Kupující. Microsemi neuděluje, explicitně ani implicitně, žádné straně žádná patentová práva, licence nebo jakákoli jiná práva duševního vlastnictví, ať už se jedná o takové informace samotné nebo cokoli popsaného v těchto informacích. Informace uvedené v tomto dokumentu jsou majetkem společnosti Microsemi a společnost Microsemi si vyhrazuje právo kdykoli bez upozornění provést jakékoli změny informací v tomto dokumentu nebo jakýchkoli produktů a služeb.

O Microsemi
Microsemi, XNUMX% dceřiná společnost Microchip Technology Inc. (Nasdaq: MCHP), nabízí komplexní portfolio polovodičových a systémových řešení pro letectví a obranu, komunikace, datová centra a průmyslové trhy. Produkty zahrnují vysoce výkonné a radiací zesílené analogové integrované obvody se smíšeným signálem, FPGA, SoC a ASIC; produkty pro řízení spotřeby; časovací a synchronizační zařízení a přesná časová řešení, stanovující světový standard pro čas; Zařízení pro zpracování hlasu; RF řešení; diskrétní součásti; podniková úložiště a komunikační řešení, bezpečnostní technologie a škálovatelný anti-tamper produkty; Ethernetová řešení; Integrované obvody Power-over-Ethernet a střední rozpětí; stejně jako možnosti a služby vlastního návrhu. Více se dozvíte na www.microsemi.com.

Historie revizí

Historie revizí popisuje změny, které byly v dokumentu implementovány. Změny jsou uvedeny podle revizí, počínaje nejnovější publikací.

Revize 3.0
Níže je uveden souhrn změn provedených v této revizi.

• Přidán Dodatek 2: Spuštění skriptu TCL, strana 15.
• Aktualizován obrázek 2, strana 4.
• Aktualizován obrázek 3, strana 5.

Revize 2.0
Níže je uveden souhrn změn provedených v této revizi.

• Aktualizován dokument pro Libero SoC v12.2.
• Odstraněny odkazy na čísla verzí Libera.

Revize 1.0
První zveřejnění tohoto dokumentu.

PolarFire FPGA Temperature and Voltage Senzor

Každé zařízení PolarFire je vybaveno teplotou a objememtage Senzor (TVS). TVS uvádí teplotu a svtage napájecích kolejnic zařízení v digitální podobě do tkaniny FPGA.
TVS je implementován pomocí 4kanálového ADC a informace o kanálu jsou uvedeny následovně:

• Kanál 0 – 1 V objtage zásobování
• Kanál 1 – 1.8 V objtage zásobování
• Kanál 2 – 2.5 V objtage zásobování
• Kanál 3 – Teplota matrice

Výstupem TVS je 16bitová kódovaná hodnota, která představuje objemtage nebo teplota a odpovídající číslo kanálu. Teplota a objemtagInformace jsou převedeny na standardní teplotu a objemtage hodnoty. Další informace naleznete v UG0753: Uživatelská příručka zabezpečení PolarFire FPGA.
Tato ukázka zdůrazňuje funkci TVS PolarFire pomocí aplikace založené na UART (GUI). Demo design nepřetržitě pumpuje data z TVS kanálů do UART, který je zobrazen na GUI. Tato ukázka také ukazuje, jak simulovat funkci TVS zařízení PolarFire.
Demo design lze naprogramovat pomocí kterékoli z následujících možností:

• Použití úlohy file: K naprogramování zařízení pomocí úlohy file dodávané spolu s designem files, viz Příloha 1: Programování zařízení pomocí FlashPro Express, strana 12.
• Použití Libero SoC: Chcete-li naprogramovat zařízení pomocí Libero SoC, viz Libero Design Flow, strana 8. Tuto možnost použijte, když je modifikován demo design.

Požadavky na design
V následující tabulce jsou uvedeny hardwarové a softwarové požadavky pro tento demo návrh.

Poznámka: Libero SmartDesign a snímky obrazovek konfigurace zobrazené v této příručce jsou pouze ilustrativní. Otevřete design Libero a podívejte se na nejnovější aktualizace.

Předpoklady
Než začnete:

1. Pro demo design fileodkaz ke stažení:
   http://soc.microsemi.com/download/rsc/?f=mpf_dg0852_df
2. Stáhněte a nainstalujte Libero SoC (jak je uvedeno v webweb pro tento návrh) na hostitelském počítači z následujícího umístění:
   https://www.microsemi.com/product-directory/design-resources/1750-libero-soc
   Nejnovější verze ovladačů ModelSim, Synplify Pro a FTDI jsou součástí instalačního balíčku Libero SoC.

Demo design
Blokové schéma nejvyšší úrovně návrhu TVS je znázorněno na následujícím obrázku. Všechny čtyři kanály TVS umožňují v konstrukci sledovat teplotu matrice a objemtage kolejnice. Logika Fabric zachycuje výstup kanálů TVS a odesílá do UART IF přes CoreUART IP.

GUI přijímá hodnoty TVS po kanálech a dekóduje je, jak je popsáno, aby je zobrazilo:
Teplota matrice:
Výstupní hodnota 16bitových teplotních kanálů je uvedena v Kelvinech a lze ji dekódovat podle následující tabulky. Napřample, výstupní hodnota teplotního kanálu 0x133B znamená 307.56 Kelvinů.

svtage:
Data přítomná na výstupech VALUE a CHANNEL jsou platná pouze tehdy, když je potvrzen výstup VALID. Když je kanál deaktivován zrušením potvrzení odpovídajícího vstupu povolení kanálu, pak data kanálu přítomná na výstupech nejsou platná, i když je potvrzen výstup VALID. Voltag16bitová výstupní hodnota kanálů je vyjádřena v milivoltech (mV) a lze ji dekódovat tak, jak je uvedeno v následující tabulce. Napřample, svtagVýstupní hodnota e kanálů 0x385E znamená 1803.75 mV.

Implementace designu
Následující obrázek ukazuje implementaci návrhu softwaru Libero SoC demo návrhu TVS.
Obrázek 2 • TVS Demo Design

Design nejvyšší úrovně obsahuje následující komponenty:

• Makro TVS_IP_0
• Core_UART_0
• logika TVS_to_UART_0
• clock_gen_0
• INIT_MONITOR_0 a PF_RESET_0

Makro TVS_IP_0
Následující obrázek ukazuje konfigurátor rozhraní TVS.GUI zobrazuje teplotu matrice ve stupních Celsia převodem hodnot Kelvinů. Hodnota Celsia = hodnota Kelvina – 273.15

TVS_to_UART_0
Logika TVS až UART zachycuje teplotu a objemtage hodnoty z makra TVS a odešle data do Core_UART_0.

clock_gen_0
CCC je nakonfigurováno pro generování 100 MHz hodin.

Simulační tok
Simulační model TVS aktualizuje výstupy makra TVS na základě pokynů pro čtení uvedených v souboru .mem file nebo .txt file. The file jméno musí být předáno simulačnímu modelu, aby se výstupy TVS přepínaly. Parametr používaný k uložení .mem file název se nazývá „TVS_MEMFILE“. Přidejte následující příkaz vsim, abyste předali file název. -gTVS_MEMFILE=”PATH_TO_FILE_RELATIVE_TO_SIMULATION_FOLDER”

MEM File Formát
Následující formát file je v hex:

Soubor .mem file obsahuje čas simulace následovaný digitálními hodnotami (16 bitů) čtyř kanálů ADC v dané časové instanci. Pro kanál je vyžadována hodnota, i když není použita. Hodnota může být 0. Simulace začíná se všemi výstupy kanálu 0. Vzor lze v souboru .mem několikrát opakovat file odrážet několik hodnot výstupů kanálu. Obsah mem file je omezena na 256 řádků.

Simulace návrhu
Projekt Libero zahrnuje testovací stůl pro simulaci bloku TVS. Testbench zachycuje všechny čtyři hodnoty kanálů TVS pomocí CoreUART IP. Digitální hodnoty pro čtyři kanály jsou předány přes .mem file.

Nastavení simulace
Předat mem file pro simulaci proveďte následující kroky:

1. Otevřete nastavení projektu Libero SoC (Projekt > Nastavení projektu).
2. V možnostech simulace vyberte příkazy Vsim. Zadejte- gTVS_MEMFILE=”tvs_values.mem” v poli Další možnosti a poté klikněte na Uložit.

A sampsoubor tvs_values.mem je k dispozici ve složce simulace. Soubor .mem file musí být k dispozici ve složce simulace projektu Libero. Soubor tvs_values.mem file zachycuje 16bitový digitální výstup bloku TVS v různých časových instancích.

Chcete-li simulovat návrh, proveďte následující kroky:

1. Na kartě Tok návrhu klikněte pravým tlačítkem myši na položku Simulovat v části Ověřit návrh před syntézou a vyberte možnost Otevřít interaktivně.
   Obrázek 5 • Návrhový tok – simulacePo dokončení simulace se zobrazí okno Wave, jak je znázorněno na následujícím obrázku. Protože jsou povoleny všechny čtyři kanály, obvod TVS vysílá hodnotu čtyř kanálů v daném časovém okamžiku na výstupu VALUE spolu s číslem kanálu na výstupu CHANNEL. Data přítomná na výstupech VALUE a CHANNEL jsou platná pouze tehdy, když je potvrzen výstup VALID. Z výsledků simulace sledujte následující:
   • Poté, co je kanál povolen pro převod, trvá bloku TVS 390 mikrosekund k dokončení převodu.
   • Každý kanál má zpoždění převodu 410 mikrosekund.
   • Konverzní poměr je roven 1920 mikrosekundám, což je stejné jako konverzní poměr nastavený v konfigurátoru TVS.
   • Blok TVS generuje výstupní hodnoty na základě hodnot uvedených v souboru tvs_values.mem file.
     
2. Zavřete ModelSim Pro ME a projekt Libero.

Libero Design Flow

Tato kapitola popisuje postup návrhu Libero demo návrhu. Postup návrhu Libera zahrnuje následující kroky:

• Syntetizovat
• Místo a trasa
• Ověřte načasování
• Generovat Bitstream
• Spusťte akci PROGRAM
  Následující obrázek ukazuje tyto možnosti na kartě Design Flow.

Obrázek 7 • Možnosti návrhu LiberoSyntetizovat
Chcete-li syntetizovat návrh, proveďte následující kroky:

1. V okně Design Flow poklepejte na Synthesize.
   Když je syntéza úspěšná, objeví se zelená značka zaškrtnutí, jak je znázorněno na obrázku 7, strana 8.
2. Klepněte pravým tlačítkem myši na Syntetizovat a vyberte View Nahlásit view souhrnná zpráva a log files na kartě Přehledy.

Místo a trasa

1. V okně Design Flow poklepejte na Place and Route.
   Když jsou místo a trasa úspěšné, objeví se zelená značka zaškrtnutí, jak je znázorněno na obrázku 7, strana 8.
2. Klepněte pravým tlačítkem myši na položku Umístit a trasa a vyberte View Nahlásit view hlášení a protokol místa a trasy files na kartě Přehledy.

Využití zdrojů
Následující tabulka uvádí využití zdrojů návrhu po místě a trase. Tyto hodnoty se mohou mírně lišit pro různé běhy Libera, nastavení a hodnoty seedu.

Ověřte načasování
Chcete-li ověřit načasování, proveďte následující kroky:

1. V okně Design Flow poklepejte na Verify Timing.
2. Když návrh úspěšně splňuje požadavky na načasování, objeví se zelená značka zaškrtnutí, jak je znázorněno na obrázku 7, strana 8.
3. Klepněte pravým tlačítkem myši na Ověřit časování a vyberte View Nahlásit view zprávu o ověření časování a protokol files na kartě Přehledy.

Generování dat pole FPGA
Chcete-li vygenerovat data pole FPGA, poklepejte na Generate FPGA Array Data v okně Design Flow.
Po úspěšném vygenerování dat pole FPGA se zobrazí zelená značka zaškrtnutí, jak je znázorněno na obrázku 7, strana 8.

Generovat Bitstream
Chcete-li vygenerovat bitový tok, proveďte následující kroky:

1. Poklepejte na Generate Bitstream na kartě Design Flow.
   Když je bitový tok úspěšně vygenerován, objeví se zelená značka zaškrtnutí, jak je znázorněno na obrázku 7, strana 8.
2. Klepněte pravým tlačítkem myši na Generovat bitový tok a vyberte View Nahlásit view odpovídající log file na kartě Přehledy.

Spusťte akci PROGRAM
Po vygenerování bitového toku je třeba naprogramovat zařízení PolarFire. Chcete-li naprogramovat zařízení PolarFire, proveďte následující kroky:

1. Ujistěte se, že jsou na desce nastavena následující nastavení propojek.
2. Připojte napájecí kabel ke konektoru J9 na desce.
3. Připojte USB kabel z hostitelského počítače k ​​J5 (port FTDI) na desce.
4.  Zapněte desku pomocí posuvného vypínače SW3.
5. Poklepejte na Run PROGRAM Action na kartě Libero > Design Flow.
   Když je zařízení úspěšně naprogramováno, objeví se zelená značka zaškrtnutí, jak je znázorněno na obrázku 7, strana 8.

Spuštění ukázky

Tato kapitola popisuje, jak nainstalovat a používat grafické uživatelské rozhraní (GUI) ke spuštění ukázky TVS. Demo aplikace PolarFire TVS je jednoduché grafické rozhraní, které běží na hostitelském počítači a komunikuje se zařízením PolarFire.
Chcete-li nainstalovat GUI, proveďte následující kroky:

1. Extrahujte obsah souboru mpf_dg0852_df.rar file. Ve složce mpf_dg0852_df\GUI\TVS_Monitor_GUI_Installer poklepejte na soubor setup.exe file.
2. Postupujte podle pokynů zobrazených v průvodci instalací.
   Po úspěšné instalaci se TVS_Monitor_GUI objeví v nabídce Start na ploše hostitelského počítače.

Chcete-li spustit ukázku TVS, proveďte následující kroky:

1. V nabídce Start kliknutím na TVS_Monitor_GUI spusťte aplikaci. Ujistěte se, že je deska připojena a že je vybrána vhodná složka protokolu.
2. Klikněte na Připojit. Po úspěšném připojení GUI zobrazí teplotu a objemtage hodnoty. Log file je vytvořen s časem stamp v file název v umístění složky protokolu.
   Ve výchozím nastavení složka protokolu ukazuje na 'SupportFiles' v instalačním adresáři. Uživatel může upravit umístění složky protokolu před připojením k desce.
   Poznámka: Ujistěte se, že složka protokolu není umístěním omezeným systémem. V tomto případě musí uživatel spouštět GUI s administrátorskými právy (kliknout pravým tlačítkem a spustit jako administrátor).
3. Horní mez, dolní mez a minimální odchylky pro protokolování pro každý z kanálů lze konfigurovat v souboru setup.ini file. Hodnoty kanálů se zaznamenávají do protokolu file pokud existuje odchylka přesahující zadané hodnoty 'min var' v souboru setup.ini file.
   Následující obrázek ukazuje standardní teplotu a objtage hodnoty kanálu 0 (1.05 V). Graf odpovídá hodnotám kanálu 0. Podobně vyberte ostatní kanály a view jejich odpovídající hodnoty a grafy.
   Obrázek 8 • Výběr COM portu a připojení – kanál 0 Poznámka: GUI aktualizuje hodnoty kanálu TVS se zpožděním zadaným do pole Delay (ms).

Dodatek 1: Programování zařízení pomocí FlashPro Express

Tato část popisuje, jak naprogramovat zařízení PolarFire pomocí programování .job file pomocí FlashPro Express. Práce file je k dispozici v následujícím provedení files umístění složky:
mpf_dg0852_df\Programming_Job
Chcete-li naprogramovat zařízení, proveďte následující kroky:

1. Ujistěte se, že nastavení propojek na desce je stejné, jak je uvedeno v tabulce 5, strana 10.
   Poznámka: Při zapojování propojek musí být vypínač napájení vypnutý. v
2. Připojte napájecí kabel ke konektoru J9 na desce.
3. Připojte kabel USB z hostitelského počítače k ​​portu J5 (port FTDI) na desce.
4. Zapněte desku pomocí posuvného vypínače SW3.
5. Na hostitelském počítači spusťte software FlashPro Express.
6. Klikněte na Nový nebo vyberte Nový projekt úlohy z FlashPro Express Job z nabídky Projekt a vytvořte nový projekt zakázky, jak je znázorněno na následujícím obrázku.
7. V dialogovém okně New Job Project from FlashPro Express Job zadejte následující:
   • Programátorská práce file: Klikněte na Procházet, přejděte do umístění, kde se nachází .úloha file se nachází a vyberte file. Výchozí umístění je: \mpf_dg0852_df\Programming_Job.
   • Umístění projektu úlohy FlashPro Express: Klepněte na Procházet a přejděte do umístění, kam chcete projekt uložit.
     Obrázek 10 • Nový projekt úlohy z FlashPro Express Job
8. Klepněte na tlačítko OK. Požadované programování file je vybrán a připraven k naprogramování v zařízení.
9. Zobrazí se okno FlashPro Express, jak je znázorněno na následujícím obrázku. Potvrďte, že se v poli Programátor zobrazuje číslo programátoru. Pokud ne, potvrďte připojení desky a klikněte na Refresh/Rescan Programmers.
   Obrázek 11 • Programování zařízení
10. Klepnutím na RUN naprogramujte zařízení. Když je zařízení úspěšně naprogramováno, zobrazí se stav RUN PASSED, jak je znázorněno na následujícím obrázku. Viz Spuštění ukázky, strana 11, jak spustit ukázku TVS.
11. Zavřete FlashPro Express nebo na kartě Projekt klikněte na Konec.

Dodatek 2: Spuštění skriptu TCL

V návrhu jsou uvedeny skripty TCL files složku v adresáři TCL_Scripts. V případě potřeby lze tok návrhu reprodukovat od implementace návrhu až po vytvoření zakázky file.
Chcete-li spustit TCL, postupujte takto:

1. Spusťte software Libero
2. Vyberte Projekt > Spustit skript….
3. Klikněte na Procházet a vyberte script.tcl ze staženého adresáře TCL_Scripts.
4. Klikněte na Spustit.
   Po úspěšném provedení TCL skriptu se v adresáři TCL_Scripts vytvoří projekt Libero.
   Další informace o skriptech TCL naleznete v mpf_dg0852_df/TCL_Scripts/readme.txt.
   Další podrobnosti o příkazech TCL naleznete v Referenční příručce příkazů Libero® SoC TCL. Obraťte se na technickou podporu v případě jakýchkoli dotazů, na které narazíte při spouštění skriptu TCL

Dokumenty / zdroje

Microsemi DG0852 PolarFire FPGA Temperature and Voltage Senzor [pdfUživatelská příručka DG0852 PolarFire FPGA Temperature and Voltage Senzor, DG0852, PolarFire FPGA Temperature and Voltage Senzor, PolarFire FPGA, Teplota a Voltage Sensor, svtage Senzor, senzor

Reference

• Uživatelská příručka