Bộ kit CPLD EPM7128 của giải pháp cho phép sinh viên biên dịch code và hiển thị ở ngõ ra mạch
Tác giả Nguyễn Xuân Toại cho hay, trong đào tạo đại học, việc nâng chất các giờ thực hành, thiết bị thí nghiệm đóng vai trò quan trọng trong việc củng cố lý thuyết và nâng cao kỹ năng thực tế của sinh viên. Thực hành kỹ thuật số là môn không thể thiếu đối với sinh viên ngành điện tử nhưng thiết bị thực hành ở trường thường nhập vào có giá thành đắt, công kềnh và số lượng chỉ đáp ứng được một phần nhỏ nhu cầu cần thực hành của sinh viên. Hơn nữa, qua một thời gian sử dụng, các bài thực hành được xây dựng trên các thiết bị này bị lỗi thời so với giáo trình học mới và không sử dụng được nữa nên gây lãng phí.
“Chính vì vậy, chúng tôi thiết kế và thi công Bo mạch ứng dụng công nghệ FPGA sử dụng ngôn ngữ VHDL để thực hành môn kỹ thuật số với kích thước nhỏ gọn và chi phí thấp hơn rất nhiều.” – anh Nguyễn Xuân Toại nói.
Tác giả Võ Hồng Ngân chia sẻ, công nghệ FPGA - một loại mạch tích hợp cỡ lớn dùng cấu trúc mảng phần tử logic mà người dùng có thể lập trình được. VHDL là một ngôn ngữ mô tả phần cứng được dùng rộng rãi trong thiết kế mạch số và tương tự. Đó là ngôn ngữ chuẩn công nghiệp, được sử dụng rộng rãi trong thực tế. Trên cơ sở quy trình thiết kế IC số trên FPGA của Altera, ta có thể ứng dụng các công cụ được hỗ trợ trong quy trình này để xây dựng một quy trình thiết kế các mạch số dựa trên các thư viện IC số đã được xác định trước. Với bo mạch này, người dùng có thể sử dụng các phương pháp trên để tự xây dựng các bài thực hành kỹ thuật số khác; triển khai thử nghiệm thiết kế các IC mới; xây dựng mạch điện tử số cho các ứng dụng trong thực tế khác.
Từ các bo mạch thực hành môn kỹ thuật số sử dụng các IC số, chúng tôi đã thiết kế lại dùng công nghệ FPGA. Các bọ mạch mới này ngoài việc thực hành như các bài thực hành cũ còn có thể để tự xây dựng các bài thực hành kỹ thuật số khác hoặc xây dựng mạch điện tử số cho các ứng dụng trong thực tế khác.
Bo mạch thiết kế thành công, có thể nạp xóa được chương trình trên chip CPLD qua cổng Parallel của máy tính bằng phần mềm Quartus. Quá trình thiết kế, kiểm tra, thử nghiệm thư viện IC số và một số bài thực hành kỹ thuật số trên bo mạch chạy ổn định. Nếu bo mạch sử dụng chip FPGA với số lượng tài nguyên và chân IO lớn, mạch số thiết kế sẽ lớn hơn, tốc độ cao hơn có thể sử dụng cho môn học “Thiết kế hệ vi xử lý” và nhiều môn học khác.
Mô hình đã được đưa vào giảng dạy môn thực hành kỹ thuật số tại Trường Đại học Công nghệ Đồng Nai. Đây là một mô hình hoàn toàn mới với nhiều thuận lợi như: kích thước nhỏ gọn, chi phí thấp hơn khoảng 20 lần so các mô hình cũ. (Mô hình thực hành môn kỹ thuật số hiện có giá lên đến 200 triệu đồng/10 bộ. Trong khi đó mô hình thực hành ứng dụng công nghệ FPGA thì khoảng 10 triệu đồng/10 bộ).
Với giải pháp này, nhóm tác giả đã đạt giải Nhì tại Hội thi Sáng tạo kỹ thuật tỉnh Đồng Nai năm 2019.
P.Hương