Mục tiêu của bài học này là giới thiệu về Xilinx CORE Generator – một nguồn IP hiệu suất cực cao được cung cấp bởi chính nhà sản xuất chip, và cách tích hợp các IP này vào môi trường LabVIEW FPGA.

1. Giới thiệu về Xilinx CORE Generator

Xilinx (nay là một phần của AMD) là nhà sản xuất các chip FPGA được sử dụng trong phần cứng NI RIO. Cùng với việc sản xuất chip, Xilinx cũng cung cấp một thư viện IP khổng lồ gọi là CORE Generator. Các khối IP này là những “viên ngọc quý” được các kỹ sư của Xilinx thiết kế và tối ưu hóa ở mức độ sâu nhất để khai thác toàn bộ sức mạnh của kiến trúc phần cứng mà họ tạo ra.

Tích hợp vào LabVIEW FPGA

LabVIEW FPGA tích hợp trực tiếp với Xilinx CORE Generator. Bạn có thể tìm thấy các IP này trong palette “Xilinx Coregen IP”. Khi bạn kéo một hàm từ palette này ra, một hộp thoại cấu hình chuyên dụng của Xilinx sẽ hiện lên, cho phép bạn tùy chỉnh sâu các thông số của IP trước khi nó được tạo ra và sử dụng trong LabVIEW.

2. Lợi ích và Thách thức khi sử dụng IP Xilinx

Sử dụng IP từ CORE Generator mang lại sức mạnh vượt trội, nhưng cũng đi kèm với những thách thức riêng.

a. Lợi ích

Hiệu suất Đỉnh cao: Các IP này thường được tối ưu hóa ở mức độ mà các IP cấp cao hơn khó có thể đạt được, cho phép chạy ở tần số xung nhịp rất cao và sử dụng tài nguyên hiệu quả.
Tiếp cận các Chức năng Nâng cao: Cung cấp các thuật toán và giao thức rất phức tạp mà không có sẵn trong các palette tiêu chuẩn của LabVIEW, ví dụ như các bộ lọc đa pha, các thuật toán sửa lỗi, v.v.
Khả năng Tùy chỉnh Sâu: Hộp thoại cấu hình của Xilinx cung cấp hàng chục, đôi khi hàng trăm tùy chọn để bạn tinh chỉnh IP chính xác theo yêu cầu của ứng dụng.

b. Thách thức

Độ phức tạp cao: Việc cấu hình và sử dụng các IP này đòi hỏi kiến thức sâu hơn về thiết kế số. Bạn thường phải đọc datasheet hàng chục trang của Xilinx để hiểu hết các tùy chọn.
Giao diện không Chuẩn hóa: Các IP Xilinx thường không sử dụng giao thức handshaking 4 dây đơn giản của LabVIEW. Chúng có thể sử dụng các giao thức công nghiệp như AXI, hoặc các giao diện tùy chỉnh riêng, đòi hỏi bạn phải tự xây dựng logic điều khiển phức tạp hơn.
Thời gian Biên dịch lâu hơn: Quá trình sinh ra một IP từ CORE Generator (gọi là “Core Generation”) có thể mất vài phút, làm tăng thêm vào tổng thời gian biên dịch của dự án.

3. Ví dụ điển hình: So sánh Xilinx FFT Core và LabVIEW FFT Express VI

Để thấy rõ sự khác biệt, hãy so sánh hai cách triển khai phép biến đổi Fourier nhanh (FFT).

Tiêu chí	LabVIEW FFT Express VI	Xilinx FFT Core
Mức độ Dễ sử dụng	Rất cao, giao diện đồ họa trực quan.	Thấp, đòi hỏi đọc datasheet và hiểu các kiến trúc (Radix-4, Radix-2).
Hiệu suất Tối đa	Tốt, được tối ưu hóa cho LabVIEW.	Rất cao, thường có thể chạy ở xung nhịp cao hơn.
Tính linh hoạt	Kích thước FFT cố định lúc biên dịch.	Kích thước FFT có thể thay đổi lúc chạy (run-time). Có thể dùng chung cho cả FFT thuận và nghịch.
Kiểu dữ liệu	Chỉ hỗ trợ Fixed-Point.	Hỗ trợ cả Fixed-Point và Floating-Point (tốn nhiều tài nguyên).
Giao diện Handshaking	Sử dụng giao thức 4 dây chuẩn của LabVIEW.	Sử dụng giao diện tùy chỉnh, phức tạp hơn, đòi hỏi logic điều khiển riêng.

4. Sơ lược về Giao thức AXI

Nhiều IP Xilinx hiện đại sử dụng AXI (Advanced eXtensible Interface) làm giao thức giao tiếp chuẩn. AXI là một giao thức công nghiệp được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống trên chip (SoC).

AXI-Stream: Tương tự Handshaking 4 dây

Phiên bản AXI-Stream của giao thức này có khái niệm tương tự như handshaking 4 dây:

TVALID: Tương đương với `Output Valid`, cho biết dữ liệu hợp lệ.
TREADY: Tương đương với `Ready for Input`, cho biết phía nhận đã sẵn sàng.
TDATA: Bus dữ liệu chính.

Tuy nhiên, cách kết nối và các quy tắc timing của AXI có thể phức tạp hơn. LabVIEW cung cấp các tài liệu hướng dẫn cụ thể về cách kết nối các IP AXI với các IP sử dụng giao thức 4 dây.

5. Tổng kết nội dung bài học

Việc tích hợp IP từ Xilinx CORE Generator mở ra một cấp độ mới về hiệu suất và khả năng, nhưng đòi hỏi sự đầu tư về thời gian học hỏi.

Sức mạnh đi kèm với Độ phức tạp: IP Xilinx cung cấp hiệu suất và tính năng vượt trội, nhưng yêu cầu bạn phải hiểu sâu hơn về kiến trúc FPGA.
Khi nào nên sử dụng IP Xilinx?: Hãy cân nhắc sử dụng chúng khi các IP tiêu chuẩn của LabVIEW không đáp ứng được yêu cầu về hiệu suất, hoặc khi bạn cần các chức năng rất chuyên biệt không có sẵn.
Hãy sẵn sàng Đọc Datasheet: Đây là kỹ năng bắt buộc khi làm việc với IP ở mức độ này. Datasheet của Xilinx là nguồn thông tin chính xác và đầy đủ nhất về cách cấu hình và sử dụng IP.

Trong bài học tiếp theo, chúng ta sẽ tìm hiểu về một phương pháp tích hợp IP khác, cho phép bạn sử dụng các mã được viết bằng ngôn ngữ mô tả phần cứng truyền thống: HDL.

Đi tới Bài 18: Tích hợp IP từ Ngôn ngữ Mô tả Phần cứng (HDL) →

Đào tạo, Khóa đào tạo nâng cao, LabVIEW FPGA High Performance

Bài 17: Tích hợp IP từ Xilinx CORE Generator

1. Giới thiệu về Xilinx CORE Generator

Tích hợp vào LabVIEW FPGA

2. Lợi ích và Thách thức khi sử dụng IP Xilinx

a. Lợi ích

b. Thách thức

3. Ví dụ điển hình: So sánh Xilinx FFT Core và LabVIEW FFT Express VI

4. Sơ lược về Giao thức AXI

AXI-Stream: Tương tự Handshaking 4 dây

5. Tổng kết nội dung bài học

ThaoNguyen

Để lại một bình luận Hủy

CÔNG TY CỔ PHẦN HỆ THỐNG AIOT

VỀ CHÚNG TÔI

QUY ĐỊNH & CHÍNH SÁCH

ĐỊA CHỈ VĂN PHÒNG GIAO DỊCH