การออกแบบและพัฒนาชิปเดี่ยว 8 บิต ด้วยหลักการออกแบบจากบนลงล่าง (Design and development 8-bit Single chip with Top-Down design) / วัชรากร หนูทอง, บรรจง ปิยธำรง

ขั้นตอนในการออกแบบชิปเดี่ยวขนาด 8 บิต ด้วยหลัการออกแบบจากบนลงล่าง (Top-Down desing) และใช้โปรแกรมช่วยในการออกแบบอัติโนมัติ (EDA:Electronic Desing Automation) และภาษาที่ใช้สำหรับการบรรยายพฤติกรรมของฮาร์ดแวร์มาทำการออกแบบชิปเดี่ยวขนาด 8 บิต โดยได้นำสถาปัตยกรรมภายในชิปเดี่ยวตระกูล PIC 16 C84 ของบริษัทไมโครชิปเทคโนโลยี ซึ่งเป็นไมโครคอนโทรลเลอร์แบบชิปเดี่ยวที่มีหน่วยประมวล หน่วยความจำข้อมูล หน่วยควบคุมการทำงาน ส่วนของการอินเตอร์รัพต์ เคาน์เตอร์ไทเมอร์ และไอโอพอร์ต รวมอยู่ภายในชิปเดียวกัน (มีต่อ)

โดยการออกแบบจะเริ่มจากการเขียนพฤติกรรมการทำงานของชิปโดยใช้ภาษา วี เอส ดี แอล (VHDL) แล้วมีการจำลองการทำงาน แก้ไขตรวจสอบ แล้วนำไปสังเคราะห์ในรูปของผังวงจรระดับเกต (Gate Level) เพื่อใช้ในการสร้างเป็นชิปต้นแบบที่สามารถนำไปใช้งานได้จริง จากการวิจัยพบว่าเราสามารถออกแบบชิปเดี่ยวที่สามารถทำงานคล้ายชิปเดี่ยวตระกูล PIC 16 C84 โดยความเร็วสามารถรันได้ที่ความถี่ 2.948 MHZ แบบแยกหน่วยความจำไว้ภายนอก และรันที่ความถี่ประมาณ 8 MHZ (มีต่อ)

กรณีที่ออกแบบของหน่วยความจำโปรแกรมไว้ภายในชิปเดียวและวงจรชิปที่ได้ขนาดประมาณ 8,000 เกต โดยใช้พื้นที่ภายใน FPGA เบอร์ XC 4010 PC84-5 ประมาณ 80% และจากการวิจัยพบว่าจากการที่เรานำหลักการออกแบบจากบนลงล่างและอาศัยภาษา HDL และโปรแกรมที่ช่วยในการออกแบบสามารถทำให้เราออกแบบวงจรรวมขนาดใหญ่และซับซ้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ สามารถลดเวลาในการออกแบบ ลดความเสี่ยงในการแก้ไขตัววงจรและลดค่า NRE ทำให้การออกแบบวงจรทำได้อย่างรวดเร็วยิ่งขึ้น