Iniziare a costruire un circuito sequenziale o combinatorio

[Electropx]

Salve a tutti, sono nuovo e mi sono presentato poco fa nell'apposita sezione. Volevo da voi qualche consiglio sull'argomento "progettazione di circuiti" (e volendo anche di calcolatori veri e propri). Quest'anno (studio Informatica) ho studiato per un esame chiamato progettazione di sistemi digitali, da cui ho imparato un bel po' di cose utili, soprattutto perché non mi ero mai affacciato al mondo dell'elettronica digitale avendo frequentato una scuola superiore di diverso indirizzo.

Questo corso che ho seguito è incentrato sulla progettazione di circuiti che "calcolano" sia combinatori che sequenziali, a volte anche con l'aiuto di reti combinatorie e sequenziali notevoli. Il corso include anche la progettazione di contatori e registri. Il tutto viene quindi studiato usando le porte logiche.

Arrivato a questo punto, io vorrei iniziare a fare qualcosa di concreto, come per esempio costruire un circuito con porte logiche (che sia un ALL-NAND o altro non fa differenza). Solo che non so davvero da dove cominciare, quindi vi faccio delle domande:

1- A casa ho una breadboard piccolina, posso realizzarci qualche circuito di questo tipo? Se si, cosa mi serve?
2- Le porte logiche dove posso comprarle? Io abito a Roma e cercavo un negozio che vendesse tutto l'occorrente ma non sono sicuro di averlo trovato.
3- Potreste consigliarmi qualche libro o qualche appunto volendo anche gratuito su cui cominciare a studiare la praticità di questi circuiti?

Vi ringrazio in anticipo

[Ianero]

FPGA + VHDL?

[Electropx]

Grazie per la risposta
Non sapevo cosa significasse quello che hai scritto, quindi sono andato a documentarmi
Queste cose non le ho viste nel corso, quel dispositivo programmabile non lo conosco (ma mi piacerebbe documentarmi) e non so nemmeno programmare in quel linguaggio (VHDL). Mi piacerebbe molto imparare qualcosa a riguardo...dove posso reperire informazioni e ottime guide per principianti a riguardo?

Comunque anziché comprare un dispositivo programmabile, io avrei voluto costruirmi il circuito direttamente, solo per una questione di prova. Però anche la soluzione che mi hai proposto è interessante

[rugweri]

La fatidica domanda del 99.9999999999% degli studenti: mi hanno insegnato la teoria... ma in pratica dove metto le mani?

Dalla domanda che poni, ritengo che tu non abbia mai montato un circuito in vita tua... cerco di forniti un paio di input, entro i limiti delle mie competenze e della mia (minima) capacità d'insegnare:

1 - Tendenzialmente, per la costruzione di circuiti logici avrai bisogno di integrati che realizzino le varie funzioni logiche, che vengono venduti in formati come questo:



2 - Oltre agli integrati, ti servono ovviamente dei cavetti per connetterne i vari piedini, un alimentatore e a vari altri componenti (resistenze, transistor... dipende da cosa devi fare), senza dimenticare che se vuoi vedere l'uscita del tuo circuito devi possedere (e saper usare) un oscilloscopio.

Ma scontriamoci con la realtà:

1 - Difficilmente i circuiti che hai progettato su carta funzioneranno come ti aspettavi, a meno che tu non li abbia progettati tenendo conto delle loro non idealità. Inoltre, considera che ci sono vari accorgimenti - trascurati nella discussione teorica - da prendere in pratica (per esempio, occorre che tutti gli input non utilizzati delle logiche CMOS siano collegati all'alimentazione o al riferimento)

2 - Quello che vuoi fare è sostanzialmente inutile: esistono dei componenti (PLA, FPGA... fai tu) che possono essere programmati per realizzare funzioni "digitali" di complessità non di rado considerevole.

3 - Quello che vuoi fare, se davvero non hai esperienza con l'elettronica pratica, rischia di farti perdere tempo e denaro, perché se non hai consapevolezza di cosa siano i vari integrati in vendita (e soprattutto, se non sei abituato a leggerne i datasheets) hai possibilità finita, non nulla e tendente all'unità di comprare roba che non ti serve o che comunque non sarai in grado di usare propriamente.


Alla luce di tutto quanto accennato, mi permetto di consigliarti un primo approccio ai circuiti quanto più possibile guidato: procurati un libro di introduzione all'elettronica pratica (stima tu il tuo livello: ne esistono di validi anche per principianti assoluti, vedesi il testo di Charles Platt), inizia a sviluppare i progetti che propone e acquisisci familiarità con strumenti e componenti.



EDIT:

FPGA + VHDL?

Vedesi punto 2 del mio paragrafo di "scontro con la realtà" Mi riferivo esattamente a quanto citato da Ianero.


EDIT-2: sei un informatico, giusto? Bene, allora se ti interessa VHDL puoi considerare questo testo.

[boiler]

Seguirei anch'io la via FPGA/CPLD + VHDL.
Come ha giustamente scritto rugweri, rischi altrimenti di spendere parecchio e rimanere deluso.

Se compri questo http://store.digilentinc.com/cmod-s6-br ... ga-module/ spendi 70 dollari. Fine della storia. Non è gratis, ma non hai spese nascoste/impreviste.
Inoltre, fare i primi passi su una FPGA ti potrebbe aiutare da un punto di vista professionale... sai come si dice... impara l'arte e mettila da parte

Il software è gratuito: scarica ISE Webpack dal sito della Xilinx.

Ci sono anche altri moduli simili, questo ci sta su una bredboard, così puoi -per esempio- monitorare i segnali con dei LED.

EDIT: spacciatore nostrano --> http://www.mirifica.it/100461/digilent-inc./410-282

Ciao, Boiler

[deltax]

hai fatto un corso di progettazione digitale e non hai mai sentito parlare di FPGA e VHDL?
c'è qualcosa che mi inquieta in tutto questo...
come ti hanno detto gli altri, prenditi un FPGA entry level (che comunque non sono economici come i uC) e comincia a smanettare. Una volta he avrai preso conidenza, prova a fare delle applicazioni "reali", o parti di esse. Queste applicazioni potrebbero essere: sistemi crittografici, signal processing vari, bus di vario tipo (PCI ecc) o anche dei veri e propri calcolatori, progettando tutta l'ALU e l'IS. Una volta fatta la verifica funzionale, puoi sbizzarrirti sul migliorare le prestazioni con parallelizzazioni/pipelining e cose varie (alcune di queste sono necessarie per avere le minime prestazioni necessarie per l'applicazione).
Magari dai un occhiata al corso " Digital logic" erogato dall'UAB su Coursera.

[gammaci]

Bello quel devkit Xlinx linkato da boiler e bello anche quel delta rosso qui sopra ehm.

Se potessi dare un consiglio, in campo professionale è molto più utile saperne di FPGA che di logica discreta.
Xlinx o Altera ad esempio, la logica cablata pur essendo ancora valida è completamente surclassata da questi dispositivi programmabili sia in termini di potenza che nei tempi di sviluppo.
Sono sul mercato da molti anni ormai e si trovano parecchi programmi di aided design anche free.

OP Electropx non importa se non conosci la specifica implementazione i programmi di supporto ti schermano dal particolare dispositivo consentendoti di svilupparli proprio come le logiche che sei abituato a vedere e che conosci (si spera )

[boiler]

la logica cablata pur essendo ancora valida è completamente surclassata

Non la definirei nemmeno piú valida (a parte forse per un tostapane). Lo standard oggi è tale per cui il critical path verrebbe dominato alla stra-grande dal delay tra package e package (e visto che ho appena mangiato, evito di tirare il ballo il clock skew, altrimenti mi si blocca la digestione ).

Boiler

[Electropx]

Vi ringrazio per le preziose risposte

rugweri In effetti non ho mai montato un circuito. Quindi praticamente non mi conviene costruire un circuito da zero, ma piuttosto prendermi un programmabile come l'FPGA. Ti ringrazio per i testi che mi hai consigliato, ma ti volevo chiedere, ce ne è uno buono in italiano? Non che io non sappia leggere in inglese ma vorrei imparare per benino leggendo nella mia lingua principale...

boiler costa coì tanto un FPGA? Non c'è una soluzione meno costosa?

deltax nel corso ho sentito parlare di PLA ma non di FPGA né tantomeno di VHDL (di cui ho sentito solo il nome in altre occasioni) comunque quelle tecniche di cui parli dovrei vederle nel corso successivo (Architettura degli elaboratori) che sto seguendo da poche settimane all'università.
Sono andato sul sito Coursera ma non ho trovato il corso DIgital logic, ma uno denominato Digital Systems dell'università di Barcellona...sarebbe questo?

gammaci purtroppo conosco solo ciò che ho studiato durante il corso, quindi non so se sono all'altezza...per questo volevo del materiale su cui studiare.

In definitiva, tutti mi dite di comprare un FPGA e di programmarlo con VHDL. A questo punto vorrei quindi iniziare a studiare come funziona un FPGA e come si programma con VHDL. Materiale a riguardo ce ne è?

[MarcoD]

Forse sottostimo in modo offensivo le tue capacità di progetto/realizzative.

Alcune domande:
Hai un alimentatore che fornisce +5V a max 1 A ?
Sei in grado di visualizzare lo stato logico di una uscita?
Hai un multimetro ?
oppure un circuito di visualizzazione con due resistori, un transistor e un Diodo LED?
Sai cosa è la legge di Ohm ?

Se rispondi si a tutte mi scuso.