مقالات

کاربرد fpga در مخابرات چیست؟

کاربرد fpga در مخابرات

یکی از حوزه های پرطرفدار و رو به گسترش رشته الکترونیک، مدارات دیجیتال می باشند. در طراحی این نوع مدارات، میکروکنترلرها قطعات بسیار کاربردی هستند، که برای ساخت سیستم های کنترل کننده و پردازنده دیجیتالی مورد نیاز می باشند؛ ولی اگر بخواهید تعداد زیادی عملیات را به طور همزمان انجام دهید، استفاده از میکروکنترلرها فایده ای ندارد. این نوع تراشه تمامی کارها را پشت سرهم انجام می دهد و همزمانی برای آن معنایی ندارد. به همین دلیل در برخی از مسائل که حجم اطلاعات بالا می رود، زمان اجرا بالا رفته و مشکلاتی به وجود می آید. تراشه های fpga راه حل این مسئله هستند. کاربرد fpga در مخابرات بسیار زیاد است. در این مقاله به بررسی اصول FPGA ها و کاربرد آن در صنعت مخابرات می پردازیم.

کاربرد fpga در مخابرات و ارتباطات بسیار گسترده است. مهم ترین کاربرد  fpga در ارتباطات گذر از نسل 4 به نسل 5 می باشد. در نسل 5 تاخیر کمتر، نرخ داده بالاتر، پوشش مکانی بیشتر و دسترسی زمانی تقریبا دائمی مد نظر است. Fpga به دلیل ویژگی های خاصی که دارد، از جمله تطبیق پذیری و قابلیت برنامه ریزی مجدد برای پیاده سازی روش هایی که برای استاندارد 5G لازم است، بهترین گزینه می باشد.  تراشه fpga علاوه بر مخابرات در بسیاری از موارد دیگر از جمله سیستم های نظامی، وسایل حمل و نقل، کنترل موتورهای صنعتی و … کاربرد دارد.

کاربردهای تراشه FPGA در مخابرات

مزایای استفاده از FPGA

کاربرد fpga در مخابرات به عنوان یکی از انواع قطعات الکترونیکی بسیار زیاد است و استفاده از آن مزایای زیادی دارد. در ادامه به بررسی مزیت های این تراشه می پردازیم:

  • سرعت بالا: یکی از مهم ترین مزیت های FPGA سرعت بالای آن می باشد، که اصلی ترین تفاوت fpga و میکروکنترلر است. دلیل بالا بودن سرعت این تراشه، اجرای مستقیم از طریق المان های الکترونیکی می باشد و اینکه در cpu پردازشی انجام نمی شود. پردازش در cpu یا میکروکنترلر به زمان نیاز دارد و به این صورت فرآیند آهسته تر انجام می شود.
  • پردازش موازی: همان طور که گفتیم امکان انجام همزمان عملیات با استفاده از تراشه های fpga امکان پذیر است و این نوع تراشه دارای پایه های بسیار زیادی می باشد، به همین دلیل می توان تعداد زیادی ورودی به آن داد تا هر کدام به صورت مستقل عملیات مورد نظر را انجام دهند، به این صورت ورودی ها نباید منتظر پردازش دیگر ورودی ها باشد.
  • انعطاف پذیری: نوع کار fpga به طراحی آن بستگی دارد و از این نظر انعطاف پذیری بسیار خوبی دارد. به همین دلیل تراشه fpga با دیگر قطعات برد الکترونیکی تفاوت دارد و از نظر مداری مشابه آن ها نمی باشد.
  • هزینه و زمان کمتر برای توسعه محصول: این احتمال وجود دارد، که بعد از ساخت برد برای انجام کاری بخصوص، ایرادی در آن وجود داشته باشد. در این صورت باید طرح مورد نظر خود را اصلاح کرده و برد را دوباره بسازید، که علاوه بر زمان بر بودن، هزینه زیادی نیز برای شما به همراه دارد. در صورتی که در fpga می توانید بدون تغییر سخت افزار و تنها با همان برد تغییرات را ایجاد کنید.

کاربرد fpga در مخابرات

FPGA و کاربرد آن در واحدهای پردازش و کنترل سیستم های مخابراتی

یکی از کاربردهای تراشه FPGA در مخابرات در واحدهای پردازش و کنترل سیستم های مخابراتی می باشد. با توجه به کمبود قطعات الکترونیک به دلیل وجود تحریم ها با شناخت قابلیت های fpga می توانید از این تراشه در طراحی سیستم های مخابراتی استفاده کرده و آن ها را به مرحله اجرا برسانید. برای آشنایی بیشتر با کاربرد fpga در مخابرات در این قسمت به بررسی مراحل پیاده سازی یک پروژه مخابراتی می پردازیم:

 

  • طراحی مفهومی: طراحی های ابتدایی پروژه در این بخش انجام می شود و طرح ها به صورت بلوک دیاگرامی پیاده سازی می شوند. آشنایی با بخش های مختلف سازمان که در کار دخیل هستند برای طراحان اهمیت زیادی دارد. طراح باید پروژه را به قسمت های مناسب تقسیم بندی کند و طراحی هر گروه و هر بخش را با جزئیات و به صورت دقیق انجام دهد. گروه هایی مانند آنتن، RF، دیجیتال و نرم افزار از جمله گروه های پروژه های مخابراتی می باشند.
  • طراحی سیستمی: بعد از طراحی اولیه، طراحی های سیستمی با جزئیات بیشتر انجام می شود. در این مرحله از برنامه هایی مانند متلب برای شبیه سازی و پیاده سازی استفاده می شود. این نرم افزار امکانات و بلوک های پردازشی متنوع و قوی دارد، که به طراحان کمک زیادی کرده است. تست و شبیه سازی طرح از نظر سیستمی و الگوریتمی و همچنین رفع معایت آن ها در این قسمت انجام می شود.
  • شبیه سازی سیستمی: با استفاده از طراحی قسمت قبل، طراح می تواند شبیه سازی را انجام دهد و به این وسیله عیب و ایرادهای طرح را پیدا و آن ها را برطرف کند، به این صورت طرح سیستمی نهایی آماده می شود.
  • طراحی سخت افزاری: در این قسمت طراحی انجام گرفته در قسمت های قبلی پیاده سازی می شود. برای تبدیل هرچه سریع تر از طراحی سیستمی به طراحی دیجیتال به مشاور گروه دیجیتال نیاز می باشد. این طراحی ها با هدف پیاده سازی بر روی fpga انجام می شود. در کشور ما به طور معمول از fpga شرکت های Xilinx و Altera استفاده می شود، به همین دلیل کار با نرم افزارهای همین شرکت ها انجام می شود.
  • شبیه سازی طرح سخت افزاری: قبل از اجرا طراحی بر روی سخت افزار لازم است، که شبیه سازی انجام شود. Modelsim از بهترین نرم افزارهای موجود برای این کار است. اطمینان از صحت کدها قبل از پیاده سازی بر روی سخت افزار بهترین و مورد اطمینان ترین کار می باشد.

شاید برای شما مفید باشد: آشنایی با قطعات برد الکترونیکی

FPGA و کاربرد آن در واحدهای پردازش و کنترل سیستم های مخابراتی

سایر کاربردهای FPGA

  • پیاده سازی سخت افزاری: در این مرحله طراحی ها به سخت افزار منتقل می شوند. عملکرد درست طرح ها در شبیه سازی در این مرحله برای برخی از افراد نگران کننده است، ولی توجه کنید که اگر مراحل قبلی به درستی انجام شده باشند، در این مرحله به نتیجه یکسان با شبیه سازی ها خواهید رسید. از مزیت های fpga ها عملکرد دقیق آن ها می باشد، به این صورت بین شبیه سازی و عملکرد واقعی آن ها تفاوتی وجود دارد، مگر اینکه timing به درستی انجام نشده باشد.
  • تست سخت افزاری و رفع معایب: برای بررسی عملکرد و همچنین پیدا کردن ایرادات احتمالی تست سخت افزار انجام می شود. در برخی از موارد نیاز به ایجاد تغییرات در طرح می باشد. ایجاد این تغییرات در برخی از موارد زمان زیادی از شما می گیرد. اگرچه ایجاد تغییرات در fpga ها بسیار راحت تر از دیگر قطعات الکترونیکی می باشد.
  • تست EMC و EMI: در این مرحله تست های نهایی سیستم انجام می شود. توجه داشته باشید که از همان ابتدا کار این تست ها را در نظر گرفته و با توجه به ان ها سیستم را طراحی و اجرا کنید. زیرا تایید این تست ها از نظر کارفرما اهمیت بسیار زیادی دارد. در صورتی که تست ها عملکرد درست را نشان ندهند، مجبور به انجام دوباره پروژه و صرف هزینه و زمان زیادی می باشید.

اصول FPGAها و کاربرد آن در صنعت مخابرات

کلام پایانی

همان طور که گفتیم fpga کاربردهای بسیار زیادی در حوزه های مختلف از جمله مخابرات دارد. این قطعه برای ساخت بسیاری از بردهای الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرد. چالش اصلی می تواند خرید و تهیه این قطعه است. رسام معتبرترین شرکت واردات قطعات الکترونیک می باشد. شما می توانید قطعات مورد نظر خود را سفارش داده و در سریع ترین زمان ممکن آن ها را دریافت کنید. در صورت نیاز به دریافت مشاوره با شماره های موجود در وبسایت رسام تماس بگیرید.

مطالب مرتبط:

بهترین شرکت های الکترونیکی ایران

شناخت انواع ترانزیستور

سلف چیست

4/5 - (1 امتیاز)

1 دیدگاه در “کاربرد fpga در مخابرات چیست؟

  1. جواد غلامی گفت:

    سلام میتونم ثبت سفارش آنلاین برای خرید این قطعه داشته باشم؟ ممنون میشم اگر امکانش هست راهنماییم کنید چطوری باید ثبت سفارش کنم؟

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *