Objectif
L’objectif principal du projet est de combiner la programmation matérielle (partie FPGA avec le langage VHDL) et la programmation logicielle (partie processeur avec le langage C++).
Différence programmation matérielle vs logicielle
La programmation matérielle est utilisée pour concevoir les pilotes des composants physiques de notre projet : la matrice LED et les afficheurs 7 segments.
La programmation logicielle est utilisée pour coder toute la logique du jeu ainsi que la communication avec le conversiseur du signal analogique provenant du joystick.
Avantage de la programmation matérielle
Bien qu’il soit possible de coder des pilotes avec la programmation logicielle, la programmation matérielle offre certains avantages. Notamment un gain de vitesse et un délai très réduit. Le principe de ce type de programmation est de concevoir des cœurs de silicium à un usage ou un type de calcul dédié.
On retrouve cette logique d’optimisation dans les cartes graphiques (GPU) : pour maximiser les performances, elles intègrent des cœurs matériels spécialisés (ou IP cores) dédiés à des calculs très spécifiques, libérant ainsi le processeur principal. Développer en VHDL sur FPGA nous permet d’appliquer cette même philosophie à notre échelle : nous concevons nos propres IP cores sur mesure pour piloter nos composants physiques (matrice LED, afficheurs), garantissant ainsi un parallélisme et une efficacité impossibles à atteindre avec un simple logiciel.
Procédé de développement matériel
Pour concevoir un pilote par de la programmation matérielle avec le langage VHDL, nous commençons par une étude de la documentation du composant. Il est important de comprendre les protocoles utilisés et la manière dont le composant interprète les signaux reçus en entrée et comment les signaux de sortie sont générés.
Ensuite, nous modélisons le pilote grâce à différents outils de conception comme les machines d’état pour représenter le comportement du pilote et les diagrammes de blocs pour représenter l’architecture du pilote.