برد آموزش FPGA فَراد ۱

از ابتدای تاسیس آموزشگاه فراد اندیش، قصد داشتیم برای دوره طراحی دیجیتال با FPGA یک برد آموزشی مناسب طراحی کنیم. ما علاقمند بودیم که این برد، هم امکانات مناسبی داشته باشد و هم قیمت کمی داشته باشد تا شرکت‌کنندگان در دوره‌ها بتوانند به راحتی آن را تهیه کنند و به کمک آن در خانه تمرین‌های عملی انجام دهند.

اما هر بار به دلیل وقت کمی که داشتیم، موفق به انجام آن نمی‌شدیم. بنابراین مجبور به تهیه چند برد آموزشی نسبتا گران شدیم که برای استفاده در منزل هم مناسب نبود.

در هر دوره، تعداد زیادی از شرکت‌کنندگان خواستار یک برد آموزشی با امکانات و قیمت مناسب بودند، اما ما پیشنهاد خوبی برای آنها نداشتیم تا اینکه…

بعد از پیشنهاد یکی از مجموعه‌های تولید کننده بردهای آموزشی FPGA و انجام توافق با آنها برای ارائه تخفیف به دانشجویان، در یکی از دوره‌ها اقدام به فروش این بردها کردیم. اما متاسفانه این بردها هم مشخصات مورد نظر ما را به طور کامل نداشتند و در نهایت به دلیل مشکلات کاری که به وجود آمد، امکان ارائه این بردها به دوره‌های بعدی فراهم نشد.

این در حالی بود که ما قول ارائه آن را از پیش به شرکت‌کنندگان دوره جدید داده بودیم. در این زمان بود که تصمیم جدی برای طراحی و ساخت بردی که همیشه به دنبال آن بودیم را گرفتیم و به این ترتیب، برد آموزش FPGA فراد ۱ متولد شد.

ما می‌خواستیم بردی که تولید می‌کنیم در عین دارا بودن امکانات مناسب آموزشی، از قیمت کمی هم برخوردار باشد تا افراد بیشتری بتوانند آن را تهیه کنند.

چون زمان کمی داشتیم، هر بخش از کار را به حرفه‌ای‌ترین شخصی که از قبل می‌شناختیم واگذار کردیم.

طراحی شماتیک و PCB برد فراد ۱، توسط یکی از همکاران ما که بیش از ۱۵ سال به طور حرفه‌ای در زمینه طراحی انواع بردهای الکترونیکی فعال بوده است و با رعایت تمام نکات فنی لازم انجام شده است.

قطعات استفاده شده در این برد را از طریق معتبرترین واردکنندگان تهیه کرده‌ایم تا هیچ مشکلی به دلیل کیفیت پایین یا غیر اصل بودن آنها در بردها رخ ندهد.

مونتاژ بردهای فراد ۱، توسط یکی از بهترین همکاران ما در این زمینه مدیریت شده است و مراحل تست برد با دقت و وسواس بسیار زیاد انجام شده است.

خوشبختانه تا به امروز که بیش از ۷۰۰ نسخه از این برد فروخته شده است، حتی یک مورد گزارش خرابی یا مشکل در عملکرد آن را نداشته‌ایم؛ البته در صورت وجود مشکل با کمال میل آن را برطرف خواهیم کرد.

برای اطمینان از کیفیت و صحت عملکرد برد فراد ۱ در درازمدت، ابتدا آن را فقط به شرکت کنندگان در دوره طراحی دیجیتال با FPGA ارائه کردیم.

حالا و بعد از گذشت چند سال از ارائه اولین برد در دوره یازدهم طراحی دیجیتال با FPGA و با اطمینان کامل از عملکرد خوب و بدون نقص آن، همه افرادی که حداقل در یکی از دو دوره آنلاین اصلی ما شرکت کنند می‌توانند این برد را تهیه کنند.

امیدواریم که این برد آموزشی بتواند شما را در دستیابی به مهارت‌های طراحی و پیاده‌سازی دیجیتال با FPGA یاری کند.

تراشه FPGA روی برد، xc6slx9 از خانواده Spartan-6 است که دارای معماری نسبتا مدرنی است و به کمک آن می‌توان انواع مدارات کنترلی، اینترفیس و پردازشی را پیاده‌سازی کرد.

برای ذخیره‌سازی دائمی پیکره‌بندی FPGA، از یک حافظه فلش ۶۴ مگابیتی (W25Q64BV) از نوع SPI استفاده شده است.

وجود پروگرامر USB روی برد را احتمالا بتوان مهم‌ترین قابلیت برد آموزشی فراد ۱ دانست. به کمک این پروگرامر، شما تمام قابلیت‌های یک پروگرامر عادی مثل پروگرام کردن FPGA و حافظه فلش و همچنین امکان ارتباط با نرم‌افزارهای iMPACT، ChipScope و SDK را دارا هستید.

از طرف دیگر، مجبور به خرید یک پروگرامر جداگانه نیستید و بنابراین در مجموع هزینه کمتری را برای استفاده از یک برد آموزشی صرف می‌کنید. البته روی برد، هدر Jtag مربوط به پروگرامر خارجی هم وجود دارد و در صورتی که از قبل چنین پروگرامری را در اختیار دارید، می‌توانید به کمک این هدر با برد ارتباط برقرار کنید.

خصوصیت دیگر برد آموزش FPGA فراد ۱، عدم نیاز به منبع تغذیه یا ادپتور جداگانه است. تغذیه این برد، توسط همان پورت USB که برای پروگرامر استفاده می‌شود تامین می‌شود. بنابراین، شما برای استفاده از این برد، فقط و فقط نیاز به یک کابل USB دارید. در نتیجه، به راحتی و در هر محیطی می‌توانید به کامپیوتر متصل شوید و انجام تمرین با فراد ۱ را شروع کنید.

روی این برد، امکانات زیادی برای انجام تمرین‌های متنوع قرار داده شده است. با این حال، برای اتصال برد به قطعات جانبی که روی برد وجود ندارند، مثل LCD، یک هدر با ۲۰ پایه در نظر گرفته شده است. به کمک این هدر می‌توانید FPGA را به قطعات جانبی دیگر متصل کنید و تمرین‌های متنوع‌تری را با آن انجام دهید.

یک جواب صریح برای این سوال وجود دارد…

شغل ما فروش برد نیست. کار اصلی ما آموزش است و بنابراین، به دنبال سود از طریق فروش بردهای آموزشی نیستیم. در نتیجه می‌توانیم کاری را انجام دهیم که تولیدکنندگان دیگر نمی‌توانند…

…ما بردهای آموزشی را با کمترین سود ممکن ارائه می‌کنیم.

هدف اصلی ما از طراحی و ساخت این برد، کمک به روند یادگیری FPGA برای شرکت کنندگان در دوره‌های خودمان و هر فرد علاقمندی است که در حال یادگیری FPGA است.

و چون یکی از موانع تهیه یک برد آموزشی FPGA مناسب برای اکثر علاقمندان، قیمت زیاد این نوع بردها است، تصمیم گرفتیم بردی را طراحی کنیم که علی‌رغم امکانات مناسب برای یادگیری، قیمت قابل قبولی هم داشته باشد.

بنابراین با انتخاب یک تراشه FPGA مناسب، قرار دادن پروگرامر روی برد، ایجاد امکانات آزمایشی مناسب و تعیین حداقل سود، توانستیم برد آموزش FPGA فراد ۱ را با کمترین قیمت ارائه دهیم.

بعد از سفارش برد، به طور خودکار به صفحه‌ای هدایت می‌شوید که حاوی مستندات برد فَراد ۱ است. این مستندات شامل موارد بالا به همراه لینک دانلود آخرین نسخه نرم‌افزار ISE است. 

هیچ تفاوتی بین پروگرامر USB روی برد با پروگرامرهای دیگر وجود ندارد. تنها دلیل قرار دادن این پروگرامر به صورت روی برد (on-board) کاهش قیمت تمام شده برد و بی‌نیاز نمودن شما از خرید یک پروگرامر USB جداگانه است.

البته این برد، دارای هدر Jtag برای ارتباط با پروگرامرهای دیگر هم است و در صورت تمایل می‌توانید از این پروگرامرها هم استفاده کنید.

از طریق پروگرامر روی برد می‌توانید با نرم‌افزار iMPACT، ChipScope و SDK هم به راحتی ارتباط برقرار کنید.

اگر آخرین نسخه نرم‌افزار ISE را روی کامپیوترتان نصب کرده باشید، این پروگرامر بدون هیچ مشکلی قابل استفاده خواهد بود. در غیر این صورت، می‌توانید فایل درایور آن را که به صورت آنلاین در اختیار شما قرار داده می‌شود اجرا کنید تا پروگرامر نصب شود.

چهار دلیل مهم وجود دارد که برد آموزش FPGA فراد ۱ را نسبت بردهای آموزشی مشابه متفاوت می‌سازد…

اولین و مهم‌ترین دلیل این است که برد آموزشی فراد ۱ توسط تیمی طراحی شده است که دارای سال‌ها تجربه آموزش موفق در سطح دانشگاهی و آموزشگاهی است. برد فراد ۱ با در نظر گرفتن تمام نیازمندی‌های ویژه‌ای که برای یادگیری FPGA وجود دارد طراحی شده است. این در حالی است که اکثر بردهای آموزشی FPGA، بر مبنای تجربه آموزشی میکروکنترلرها طراحی شده‌اند که در عمل برای یادگیری FPGA مناسب نیستند.

دومین عامل متفاوت کننده این برد، قیمت بسیار کم آن در مقایسه با بردهای مشابه است. چون کار اصلی ما آموزش است و برد فراد ۱ را هم به دلیل کمک به امر یادگیری شرکت کنندگان در دوره‌های آموزشی طراحی کردیم، سود کمی هم برای آن در نظر گرفتیم.

سومین ویژگی این برد، سهولت استفاده از آن در محیط‌های غیر آزمایشگاهی مثل خانه است. شما برای استفاده از تمام امکانات این برد و انجام انواع تمرین‌ها، فقط نیاز به یک کامپیوتر (از هر نوع) و یک کابل USB دارد. پروگرام کردن برد و تغذیه برد فراد ۱، هر دو از طریق همین کابل USB انجام می‌شود.

ویژگی چهارم و بسیار مهم برای هر برد الکترونیکی، کیفیت طراحی و ساخت آن است. طراحی برد آموزش FPGA فراد ۱ توسط یکی از بهترین طراحان بردهای دیجیتال با رعایت تمام اصول حرفه‌ای طراحی مدار و PCB انجام شده است. برد و قطعات روی آن از معتبرترین منابع موجود تامین شده‌اند و مونتاژ آن، توسط یکی از همکاران ما با بیش از ۱۵ سال سابقه در این زمینه مدیریت شده است.

ما این برد را چند سال و توسط شرکت کنندگان در دوره‌های حضوری‌مان تست کرده‌ایم و سپس با اطمینان کامل از عملکرد صحیح و با ثبات آن برای شرکت کنندگان دوره‌های آنلاین نیز ارائه کردیم.

اگر شما در حال یادگیری نحوه پیاده‌سازی مدارات دیجیتال با FPGA هستید، این برد به شما کمک خواهد کرد تا به صورت عملی و با یکی از FPGAهای نسبتا مدرن شرکت Xilinx مهارت‌های پیاده‌سازی را تمرین کنید.

اگر می‌خواهید نمونه کوچکی از یک پروژه بزرگتر را به صورت آزمایشی پیاده‌سازی کنید، می‌توانید از برد آموزش FPGA فراد ۱ برای ساخت آن استفاده کنید.

اگر می‌خواهید تمرین‌های مرتبط با پیاده‌سازی الگوریتم‌های پردازش سیگنال را به صورت عملی انجام دهید، برد فراد ۱ با توجه به تراشه FPGAی مناسبی که دارد می‌تواند برایتان مفید باشد.

اما اگر نیاز به بردی برای انجام یک پروژه حرفه‌ای دارید، فراد ۱ نمی‌تواند پاسخگوی نیاز شما باشد.

اگر هنوز با ویژگی‌های یک برد آموزش FPGA مناسب آشنا نیستید، ابتدا مقاله زیر را بخوانید و سپس برای خرید برد تصمیم بگیرید.