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VHDL을 이용한 디지털 시스템 및 로봇 설계

VHDL을 이용한 디지털 시스템 및 로봇 설계

 지은이 : 박태희

 ISBN : 978-89-353-0454-7

 금액 : 16,000원


● 발행날짜 : 2009년 10월 15일

● 페이지 : 322페이지

● 판매처 : 온라인 서점

   책 소개
 책 소개
비메모리 반도체 기술인 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)은 컴퓨터 뿐만 아니라 통신 기기, 전자제품, 산업용 로봇, 게임기, 항공기 등으로 그 응용 범위가 계속해서 늘어나고 있다.
FPGA(Field Programmable Gate Array)는 ASIC과 마찬가지로 사용자가 원하는 기능을 구현하도록 설계된 IC이나 ASIC에 비해 프로그램 수정이 편리하므로 ASIC의 양산 전 단계에서 시제품 제작이나 테스트용으로 주로 사용된다.
그러나 설계해야 할 회로의 규모가 점차 커지고 복잡해짐에 따라 회로도를 직접 입력하지 않고 알고리즘이나 기능 레벨에서 설계 가능한 HDL(Hardware Description Language)이 요구되었다. HDL은 설계하고자 하는 회로를 CPLD나 FPGA와 같은 프로그램 가능한 논리 소자에 직접 구현할 수 있으므로 설계 기간이 단축되고 제품의 설계 비용이 절감된다.
따라서 디지털 시스템 설계시 VHDL의 사용은 이제 필수가 되었으며, 전자/전기/컴퓨터 전공에서는 필수적으로 배우고 있다.
저자는 본서를 통해 시스템 설계를 전공하는 학생들 뿐만 아니라 논리 회로의 기초 지식만을 가지고 시스템을 설계하고자 하는 초보자들도 쉽게 이해할 수 있도록 가장 기본적이고 핵심적인 내용만을 다루려고 하였다. 또한 설계 사양이 주어지면 Xilinx ISE와 시뮬레이션 툴인 ModelSim을 이용하여 원하는 디지털 시스템을 설계하고 동작을 확인하며 리버트론의 RoV-Lab 3000을 사용하여 사용자가 직접 동작시켜 보도록 하였다.
따라서 본서는 다양한 실습을 통해 디지털 시스템 설계를 위한 VHDL의 기본 이론을 쉽게 이해할 수 있으며, VHDL의 다양한 응용과 적용에 대해 배울 수 있을 것이다.
이 교재는 다음과 같이 총 12장의 내용으로 구성된다.
1장에서는 ASIC 및 VHDL의 탄생 배경과 특징에 대해 설명하고, 2장에서는 디지털 회로를 설계하는데 있어서 필요한 VHDL의 기초 문법에 대해 간단히 기술한다.
3장은 Xilinx ISE의 사용법을 단계적으로 설명함으로써 디지털 시스템을 설계하고 ModelSim을 사용하여 동작을 시뮬레이션 하는 과정을 다룬다.
그리고 4장은 리버트론의 RoV-Lab 3000을 이용하여 3장에서 설계한 디지털 시스템의 동작을 확인하는 과정에 대해 설명한다.
3장에서 4장까지 설명한 ISE의 사용을 통해 5장에서는 대표적인 몇가지 조합 회로를 설계하고, 6장은 카운터 및 레지스터와 같은 순차 회로를 설계해 본다.
7장은 주파수 분주기의 원리를 설명하고 주파수 분주기를 설계하며, 8장은 7-Segment LED 표시 제어 방식을 사용하여 여러 개의 각 7-Segment 상에 각기 다른 숫자 또는 문자를 표시할 수 있는 제어기를 설계한다.
9장은 스테핑 모터의 구동 원리 및 여자 방식에 대해 살펴보고, 모터 제어기 설계를 통해 모터를 구동시켜 본다.
또한 10장은 RoV-Lab 3000에서 제공하는 RF 송수신기에 대해 살펴보고 9장에서 설계한 모터를 구동시키는 실습을 한다.
11장은 적외선 센서의 동작 원리를 설명하며, 적외선 센서 제어기 설계를 통해 적외선 센서의 동작을 확인한다.
마지막으로 12장은 라인 트레이서의 구조 및 동작 원리에 대해 살펴보고, 라인 트레이서를 설계한다.
교재의 내용을 읽는 것으로 이해하는 것과 실습을 통해 직접 구현하여 실행하는 것과는 많은 차이가 있을 것이다. 따라서 반드시 이론을 공부한 후에는 직접 구현하여 실행시켜 보기를 바란다.
 저자소개
 목차
제 01 장 디지털 회로의 설계
1.1 디지털 회로 설계의 개요
1.2 주문형 반도체(ASIC)
1.2.1 완전 주문형 설계 기술
1.2.2 반 주문형 설계 기술
1.2.3 PLD(CPLD)
1.2.4 FPGA
1.3 VHDL의 개요
1.3.1 VHDL의 특징
1.3.2 VHDL을 사용한 설계의 흐름
연습문제

제 02 장 VHDL의 기초
2.1 VHDL의 설계 구조
2.1.1 엔티티 선언
2.1.2 아키텍쳐 몸체 정의
2.2 VHDL의 설계 표현
2.2.1 동작적 표현
2.2.2 자료 흐름적 표현
2.2.3 구조적 표현
2.3 객체
2.3.1 신호(signal)
 2.3.2 변수(variable)
 2.3.3 상수(constant)
2.4 연산자(operator)
연습문제

제 03 장 Xilinx ISE 8.2i 사용하기
3.1 프로젝트 생성하기
3.2 소스 파일 생성하기
3.3 내부 동작 기술하기
3.4 합성(Synthesize)하기
3.5 기능적 시뮬레이션
3.5.1 테스트 벤치 파형(Test Bench Waveform)
 3.5.2 VHDL 테스트 벤치(VHDL Test Bench)
연습문제

제 04 장 RoV-Lab 3000 동작
4.1 RoV-Lab 3000의 개요
4.2 핀 할당하기
4.3 구현하기(Implement)
4.4 타이밍 시뮬레이션
4.5 프로그래밍 파일 생성
4.6 소자 프로그래밍(Configure)
4.7 RoV-Lab 3000 동작 확인
연습문제

제 05 장 조합 회로 설계
5.1 조합 회로
5.2 가산기(Adder)와 감산기(Subtractor) 설계
5.2.1 반가산기(HA, Half Adder)
5.2.2 전가산기(FA, Full Adder)
5.2.3 전감산기(Full Subtractor)
5.3 디코더와 인코더 설계
5.3.1 디코더(Decoder)
5.3.2 인코더(Encoder)
5.4 멀티플렉서와 디멀티플렉서 설계
5.4.1 멀티플렉서(Multiplexer)
5.4.2 디멀티플렉서(Multiplexer)
5.5 각종 코드 변환 회로 설계
5.5.1 2진/그레이 코드 변환
5.5.2 BCD/7-Segment 디코더
5.5.3 패리티 비트 발생기 및 검출기
연습문제

제 06 장 순차 회로 설계
6.1 순차 회로
6.2 플립플롭(Flip Flop) 설계
6.2.1 RS 플립플롭
6.2.2 JK 플립플롭
6.2.3 T 플립플롭
6.2.4 D 플립플롭
6.3 레지스터 설계
6.3.1 쉬프트 레지스터
6.3.2 3비트 업/다운 카운터
6.3.3 리플 카운터
6.3.4 BCD 카운터
6.3.4 링 카운터
6.4 키 입력 카운터 설계
연습문제

제 07 장 주파수 분주기 설계
연습문제

제 08 장 사용자 7-Segment LED 제어
8.1 7-Segment LED 표시 제어 방식
8.2 7-Segment에 HELLO. 표시하기
연습문제

제 09 장 스테핑 모터 제어기 설계
9.1 스테핑 모터의 개요
9.1.1 스테핑 모터란?
9.1.2 스테핑 모터의 구동 원리
9.1.3 스테핑 모터의 상여자 방식
9.2 1상 여자 방식 설계
9.2.1 한쪽 모터 회전
9.2.2 양쪽 모터 회전 설계
9.3 1-2상 여자 방식 설계
연습문제

제 10 장 원격 로봇 설계
10.1 원격 조정 로봇의 개요
10.2 원격 조정 로봇 설계
10.3 연습문제

제 11 장 적외선 센서 제어기
11.1 적외선 센서의 원리
11.2 적외선 센서 제어기 설계


제 12 장 라인 트레이서 설계
12.1 라인 트레이서의 개요
12.2 라인 트레이서의 동작 원리
12.2.1 바닥 감지
12.2.2 구동 정보
12.2.3 구동 정보에 의한 처리
12.3 라인 트레이서의 설계

부록 A ISE WebPACK 9.2i 및 ModelSim 설치하기
부록 B PROM 프로그래밍하기
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