FPGA tabanlı programlanabilir devre kartı tasarımı
FPGA based programmable circuit design
Yazar: ADEM KESKİN
Danışman: DOÇ. DR. İSMAİL KOYUNCU
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Devre kartları = Circuit boards ; FPGA = FPGA ; Kapı dizileri = Gate arrays ; VHDL = VHDL

Özet:
FPGA (Field Programmable Gate Array-Alan Programlanabilir Kapı Dizileri) üretiminden sonra ihtiyaç duyulan yapıya bağlı olarak programlanabilir tümleşik devrelerdir. FPGA çiplerinin tekrar tekrar programlanabilme özelliği olmasından ASIC (Application Specific Integrated Circuit-Uygulamaya Özel Tümleşik Devre) yapılarına göre daha avantajlıdır. Başta savunma sanayii olmak üzere kriptoloji, görüntü ve ses işleme, yapay zeka, uydu ve radar haberleşmesi, tüketici elektroniği, tıp elektroniği gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Ancak hali hazırda kullanılan FPGA geliştirme kartları dışa bağımlı olarak yurtdışından temin edilmektedir. Bu nedenle ilgili FPGA geliştirme kartları çok yüksek maliyetler ile elde edilmekte ve bu alanda çalışmak isteyenlerin FPGA devre kartlarına ulaşması oldukça zorlaşmaktadır. 

Bu tez çalışmasında, hali hazırda dışa bağımlı olarak yurtdışından temin edilerek çok yüksek maliyetler ile kullanılan FPGA geliştirme kartlarına alternatif olarak daha düşük maliyet ile mühendislik eğitim ve uygulamalarında kullanılabilecek yerli bir FPGA devre kartı tasarlanması amaçlanmıştır. Bu amaçla FPGA-tabanlı sistem tasarımı alanında gelişim sağlamak isteyen tasarım mühendisleri için aşama aşama devre tasarımı anlatılacak ve uygu-lama yapılarak devrenin çalışması hakkında bilgiler sunulacaktır. Devrenin çizimlerinde Altium PCB Design Software & Tools programı veya Easy-PC PCB Design Software Programı kullanılacaktır. Xilinx ISE Design Tools/Vivado programında VHDL (Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language-Çok Yüksek Hızlı Tümleşik Devre Donanımı Tanımlama Dili) dilinde tasarlanan sistemlerin tasarlanacak devre kartında test edilebilmesi amacı ile gerekli program JTAG (Joint Test Action Group)  ara yüzü ile yüklenecektir. Donanım mali-yetinin minimize edilebilmesi açısından tasarlanacak FPGA geliştirme kartı uygulamaya özel olarak en az sayıda donanım ile gerçekleştirilecek olup gerekli durumlarda yardımcı ek devrelerin sayısı arttırılarak, tasarlanan kartın daha yetenekli hale gelebilmesi sağlanacaktır.

Abstract:
In this thesis, it is aimed to design a domestic FPGA circuit board that can be used in engineering education and applications with a lower cost as an alternative to the FPGA development boards that are already used with very high costs, which are already imported from abroad. For this purpose, step-by-step circuit design will be explained for design engineers who want to develop in the field of FPGA-based system design, and information about the operation of the circuit will be presented by making an application. Altium PCB Design Software & Tools program or Easy-PC PCB Design Software Program will be used in the drawings of the circuit. In Xilinx ISE Design Tools/Vivado program, the necessary program will be loaded with the JTAG (Joint Test Action Group) interface in order to test the systems designed in the VHDL (Very High Speed ​​Integrated Circuit Hardware Description Language) language on the circuit board to be designed. . In order to minimize the hardware cost, the FPGA development board to be designed will be implemented with the minimum number of hardware specific to the application, and the number of auxiliary additional circuits will be increased when necessary, so that the designed board will become more capable.