FPGAs - Einstieg, Schaltungen, Projekte

FPGAs. Einstieg, Schaltungen, Projekte.

Field Programmable Gate Arrays – kurz FPGAs – sind die ideale Basis für anspruchsvolle Maker-Projekte. Dank effizienter Parallelverarbeitung und hoher Flexibilität lassen sich mit diesen frei programmierbaren Logikbausteinen komplexe digitale Schaltungen mühelos realisieren.

In diesem Praxisbuch zeigt Ihnen Jörg Rippel anhand kreativer Beispielprojekte mit den benutzerfreundlichen FPGAs von Lattice und Gowin Semiconductor, wie Sie Ideen schnell umsetzen. Durch den Einsatz einer Chat-KI generieren Sie ohne Vorkenntnisse den benötigten Verilog-Code. Im Handumdrehen basteln Sie Lichteffekte oder Animationsanzeigen, verarbeiten Sensordaten und realisieren Ihr persönliches Traumprojekt.

FPGAs für Maker und Kreative

1. Alles für den Einstieg

Dieser Leitfaden stellt Ihnen das IceZero-Board mit dem iCE40HX FPGA von Lattice Semiconductor sowie das Sipeed Tang Nano 9K Board mit dem Gowin GW1NR-9C FPGA im Detail vor. Sie richten sich eine passende Raspberry-Pi-Entwicklungsumgebung mit Open-Source-Toolchain ein und lernen alle Grundlagen für die Arbeit mit programmierbarer Logik.

2. Programmieren mit KI

Die Hardwarebeschreibungssprache Verilog können Sie in 50 bis 100 Stunden erlernen – oder Sie lassen sich von ChatGPT oder GitHub Copilot für den Einstieg unterstützen. Jörg Rippel zeigt Ihnen, wie Sie künstliche Intelligenz nutzen, um blitzschnell Code zu erstellen, der Ihrem FPGA-Design Leben einhaucht.

3. Setzen Sie Ihr Traumprojekt um

Mit FPGAs können Sie viel mehr machen als nur LEDs blinken lassen. Die vielen Beispielprojekte, Anleitungen, Praxishinweise und Verilog-Codebeispiele helfen Ihnen, um Ihr ganz persönliches Traumprojekt umzusetzen. Mit dabei: Zugriff auf Displays, Sensoren,  SPI- und I2C-Schnittstellen, die Arbeit mit Zufallszahlen, Testbenches und Simulationen und einer lizenzfreien Entwicklungsumgebung .

Aus dem Inhalt

• Grundlagen der FPGAs und hardwarenahen Programmierung
• Effizientes Pairprogramming mit künstlicher Intelligenz wie ChatGPT
• Praxisnaher Einstieg: FPGAs programmieren und die Toolchain beherrschen
• Anbindung und Verarbeitung von Sensordaten über gängige Schnittstellen
• Interaktive Steuerung und Kommunikation über serielle Verbindungen
• Steuern von Displays, RGB-LEDs und vielfältigen Ausgaben
• Testbenchsysteme entwickeln zum Simulieren und Debuggen
• Einrichten der Open-Source-Entwicklungsumgebung auf dem Raspberry Pi

Leseprobe (PDF-Link)

Über den Autor

Das Basteln mit elektronischen Geräten gehörte schon immer zu Jörg Rippels Hobbys. Privat beschäftigt er sich gerne mit Mikrocontroller- und Mikrocomputing-Projekten, beruflich hat er mehr als 20 Jahre in verschiedenen IT-Unternehmen und in der Luft- und Raumfahrtindustrie gearbeitet.

Als Systemingenieur lag sein Schwerpunkt auf der Zusammenführung und Pflege komplexer Systeme, die aus vielen verschiedenen technischen Bereichen bestehen. 

Heute lebt er mit seiner Frau im Grünen und schraubt gerne an kreativen Projekten, wobei es auch immer mal wieder Probleme gibt und nicht immer alles beim ersten Versuch funktioniert. Trotzdem – oder gerade deswegen – macht ihm die Arbeit mit Elektronik immer Spaß. Sein Wissen teilt er in Fachbüchern und Beiträgen. Ausbildungen und Studiengänge in Elektronik, Funktechnik und Informatik haben dafür gesorgt, dass er ein breites Wissen zu allerlei elektrischen Geräten hat. Dazu gehören die Erstellung von analogen und digitalen Robotern, der Bau von Computern, das Betreiben von Amateurfunk und Satellitenfunk, das Design von Schaltungen und Platinenlayouts, die Arbeit mit 8- und 32-Bit-Mikrocontrollern und die Programmierung in verschiedenen Sprachen.