"Но как провезти в чемодане баночку урановой руды в Москву из Сан-Франциско?" - спросил я у итальянца Габриэле Горла, которого встретил на выставке самоделкиных, Maker Faire в городе Вальехо (этот город интересен тем, что дважды был столицей штата Калифорния, один раз на неделю в 1852 году, а другой — в течение месяца в 1853, но впрочем пост наш не о нем).
Габриэле рассмеялся и подтвердил, что таможни, авиалинии и спецслужбы не очень дружелюбны к таким идеям. Сам он использовал баночку на выставке, чтобы показать работу счетчиков Гейгера собственного производства. Я прикрутил его счетчик к своей FPGA плате, чтобы показывать его на своих семинарах в России и Украине, и обсудил с Габриэле, как модифицировать мой дизайн, чтобы оценить энергию частиц по ширине получаемого импульса.
Только придя домой, я обнаружил, что Габриэле не просто самоделкин. Оказалось, что он старший менеджер в NVidia, который ходил по шоу самоделкиных, как Гарун аль-Рашид инкогнито ходил по Багдаду.
Но еще до этого открытия я поговорил с Габриэле о своем опыте жизни в радиоактивном Киеве в 1986 году. На что Габриэле показал мне советские счетчики 1978 года производства из своей коллекции, которые вполне могли применяться и в Чернобыле:
Счетчик от Габриэле с FPGA платой я собираюсь показать на митапе в клубе хакеров Hacker Dojo в Маунтин-Вью, Калифорния в эти выходные. Туда обещала прийти и уже знакомая моим читателям блондинка Маша, которая теперь инженерит в компании Broadcom:
Также в семинаре будет участвовать инженер RISC-V компании SiFive Алексей Чепыженко, автор широко известной программы WaveDrom (я фанат этой программы и использую ее как для документации, так и в процессе интервьирования студентов).
На митап мы принесем штук 40 FPGA плат, с которыми можно будет играться, и дюжину компьютеров с предустановленным софтвером от Xilinx, Altera и Gowin.
Вот собственно FPGA плата с присоединенным счетчиком и исходники кода на языке описания аппаратуры SystemVerilog. Этот код является не программой для микроконтроллера а-ля ардуино, а представлением цифровой схемы.
Вместо солей урана можно купить руду здесь:
В чем вообще прикол FPGA? Это микросхема без процессора, железо которой можно менять на лету. Как именно я писал в статье "ASIC и FPGA: сорок лет эволюции:
Идея ПЛИС часто вызывает недоумение: как может меняться схема в уже произведенном чипе? Главную роль в этом играет элемент под названием LUT, или LookUp Table.
В простейшем случае у блока LUT есть шесть входных сигналов и один выходной. Из шести входных сигналов два рабочих (x1 и x0), а четыре — сигналы конфигурации (a, b, c, d).
Значения сигналов конфигурации можно устанавливать при прошивке микросхемы ПЛИС с помощью устройства под названием программатор. Сигналы из битов памяти конфигурации идут в три мультиплексора, устройства выбора. При таком соединении, если abcd выставлены в 0001, то схема будет эквивалентна логическому элементу И с входами “x1” и “x2” и выходом “y”. А если abcd=0111, то схема будет эквивалентная логическому элементу ИЛИ.
Как оценить энергию частицы:
Короче приходите в воскресенье, попробуете все вживую. Для теоретической подготовки и дополнительной информации можете прочитать заметку про митап "Why would a software engineer attend an FPGA hardware meetup at Hacker Dojo?"
Hacker Dojo - это довольно занятное место, я встречал там Новый Год и познакомился с хайтек-типажами с разных дорог жизни Silicon Valley:
Фотки на Maker Fair мне помогала делать фотохудожница Екатерина Ефимова, все ее фотки с шоу вы можете посмотреть на ее сайте, например:
Комментарии (46)
Kristaller486
12.01.2024 10:28+17И всё же, как перевезти баночку урана из Сан-Франциско в Москву?
vassabi
12.01.2024 10:28+2Из текста я увидел два варианта
1) как часть коллекции баночек "примеры руды"
2) как деталь выставочного оборудования "контрольный источник" ("калибровочный источник")
3) продать рудник за границей с самовывозом, отсыпать баночку из балкера в порту прибытия:)
BarsMonster
12.01.2024 10:28+3Если активность меньше минимально значимой - вероятно можно просто везти. По Урану в РФ это 1кБк (1000 распадов в секунду). Но лучше сейчас не играть сейчас с огнем, и тестировать на природных радиоизотопах - бананы, соли калия (например 1кг пачка хлорида калия измеримо фонит и абсолютно легальна).
iliasam
12.01.2024 10:28+2А там не потребуется сцинтиллятор с ФЭУ и свинцовый домик, чтобы фон от банана обнаружить?
BarsMonster
12.01.2024 10:28+2Для фона от бананов - домик нужен будет из бананов :-) Один банан измерить действительно затруднительно.
Matshishkapeu
12.01.2024 10:28+2Измерял лично, изменение частоты импульсов вполне ощущалось на слух, поедатель банана фалломорфировал на месте (будучи техником оборудования от которого рентген летит штатно, то есть в принципе человек более осведомлённый в вопросе). Никакого свинцово-бетонного экранирования не было. Но местность в целом с низким фоном. Осадочные породы, никаких интересных гранитов, повышенного радона и так далее.
ipswitch
12.01.2024 10:28+18Язык статьи местами напоминает гугло-перевод или нейросетевую генерацию.
Факты, конечно, интересные, но как же автора мотает. То митапы в Калифорнии, то принципы работы ПЛИС, то разница между "софтовым" и "аппаратным" счётчиком Гейгера, тут же рядом СССР, Киев и Чернобыль, а ещё картинка с Машей =) Не хватает только котиков.
"Лоскутность" статьи такая, что прост огого!
YuriPanchul Автор
12.01.2024 10:28Такой формат заметки. Вот моя более развернутая заметка о митапе , в конце которой есть список рекомендуемой литературы, учебников, в которых не так лоскутно https://habr.com/ru/articles/784138/
gago777
12.01.2024 10:28+11Заголовок интересный, а текст просто какое-то нагромождение несвязанных мыслей.
YuriPanchul Автор
12.01.2024 10:28-1Если вам хочется развить какую-либо мысль в связанной форме, то я привел например ссылку на мою статью про ASIC и FPGA, которая методично описывает историю вопроса https://habr.com/ru/companies/yadro/articles/780278/
radarspecb
12.01.2024 10:28+6Радиоактивное загрязнение местности, к примеру, чернобыльскими осадками (официально основной компонент загрязнения цезий-137), промаркированное на картах* до 40000Бк/КВ.м включительно (что уже предполагает право на отселение) на экране любого детектора радиации на высоте один метр от грунта (методически верная высота) будет выглядеть как мощность дозы в пределах 0,15мкЗв/ч (15мкР/ч), зависит от типа датчика. Чаще ещё меньше. Теоретически по оценкам ИБРАЭ радиоактивное загрязнение 40000Бк/кв.м. будет давать минимальное значение - 0,12мкЗв/ч (12мкР/ч) при соблюдении высоты расположения детектора - 1 метр.
.* - здесь надо отметить, что картам чернобыльских загрязнений более 30 лет и этот срок чисто теоретически снизил радиоактивность цезия-137 в два раза. Интрига здесь банальна и сейчас не об этом.
Другими словами: банка с довольно приличной активностью может быть перемещена мимо современных средств обнаружения совершенно незаметной для этих средств.
В методических рекомендациях для обнаружения радиационной аномалии на местности есть такой относительный критерий как рост мощности дозы (то, что можно наблюдать на экране детектора) в два раза и более.
Другими словами, независимо от уровня мощности дозы на местности, рост мощности дозы в два раза считается крепким критерием наличия аномалии. А рост мощности дозы меньше, чем в два раза - не считается крепким критерием.
Возвращаясь к чернобыльским пятнам. Теоретические оценки ИБРАЭ говорят о том, что обычное значение мощности дозы (МЭД) около 0,10мкЗв/ч (10мкР/ч). Существенное загрязнение в 40000 БК/кв.м даёт МЭД всего на 20% больше 0,12мкЗв/ч (12мкР/ч) по оценке того же ИБРАЭ. Это значит, что рост МЭД в два раза к обычному значению будет давать радиоактивность сильно больше. Примером того, что уровень чернобыльских осадков 40000 БК/КВ.м является существенным: на юге Ленинградской области в результате выпадения чернобыльских осадков на уровне 40000 БК/кв.м. запрещена добыча торфа. Навсегда запрещена.
Ещё пример из жизни. Чувакам нужно было купить сомнительный в плане потенциального радиоактивного загрязнения участок земли. Чуваки, вооружившись самым лучшими средствами обнаружения радиационных аномалий, обошли этот участок (обычно люди убеждают себя в том, что проверили каждый метр) и ничего не нашли. Примерно 10 лет спустя на этой территории мной был обнаружен небольшой кусочек радиационной аномалии во вполне ожидаемой локации, которую стоило облазать ещё тщательнее, дающий рост МЭД относительно соседних участков почти в 5 раз.
Это значит, что чисто технически при всех крепких критериях обнаружения мимо современных** систем обнаружения можно протащить почти что угодно.
.** - здесь надо отметить, что рынок современных систем обнаружения давно сложился. И как это часто/всегда бывает на сложившихся рынках складываются они не в пользу пользователя. Мне периодически приходят ТЗ на автоматические системы обнаружения радиоактивных предметов на транспорте. Мягко говоря, тексты похожи на фантазии людей, ошибочно считающих себя специалистами.
YuriPanchul Автор
12.01.2024 10:28+1Надо же! Ну мой текст не претендует на мнение специалиста по вопросу измерения радиоактивности - тут вам спасибо за объяснение. Счётчик я использую чисто как периферийное устройство с выходом в виде двух проводов (по одному от каждого детектора) для подключения к плате с микросхемой ПЛИС в рамках вводного учебного проекта по синтезу цифровой схемы с счётчиками, определениями длины импульсов и избеганием метастабильного состояния.
vadimk91
12.01.2024 10:28Боюсь даже предположить, что может быть на бывших промплощадках, где вместо фабрик и заводов теперь жилые кварталы.
radarspecb
12.01.2024 10:28Радиационную аномалию на месте отвалов промотходов сложно обнаружить, но возможно. Местные МЧСники и администрация готовы будут в лепешку расшибиться, чтобы дело замять. Местные конторы, занимающиеся официальными экспертизами найдут кучу причин вернуть вам деньги за анализ грунтов и выезд на место. Но и здесь можно добиться хоть какого-то результата. Так что радиоактивные промотходы в составе отвалов - уже надежда, что удастся заставить почистить территорию.
А что говорить про отвалы промотходов, содержащие нерадиоактивную химию? Только молиться.
KasDS
12.01.2024 10:28+2На моём предприятии лет 15 назад проводился окр на возможность идентификации нуклидов на счетчиках гейгера. На тот момент, результаты показали что это не выполнимо.
По долгу работы, у меня тоже на столе как раз разрабатывается устройство контроллер-плис-гейгер) Интересно было бы изучить ваш проект, но до изучения sv и так и не добрался... хоть и потратился на книгу по (вроде бы) вашему совету в какой-то статье.
YuriPanchul Автор
12.01.2024 10:28Классно, было бы интересно сравнить требования реального проекта с учебным!
NutsUnderline
12.01.2024 10:28+1Ну чтож посмотрели как красиво живут господа в СанФранцизках...
За скобками осталось, какой именно профит от обработки сигнала от датчика при помощи ПЛИС (может спектрограмму распределения какую построить) и как дальше потом будут обрабатываться эти данные (если что то сложнение семисегментного индикатора то без программной составляющей в том или ином виде - рисовать циферки одной "вирутальной" схемотехникой сложновато)
YuriPanchul Автор
12.01.2024 10:28Профит очень простой - снижение барьера за счет повышения интересности для школьников и расширение охвата (школьники посмотрят на это, а не пойдут все вместе на ардуино и питон). Далее заинтересовавшимся можно показать и как проектировать процессорные ядра, а особо заинтересовавшихся довести до уровня решения микроархитектурных задаче на интервью в электронные компании - см. мою заметку на https://fpga-systems.ru/fsm "Панчул Юрий. Что умеют и не умеют писать на SystemVerilog для ASIC и FPGA американские студенты?"
А то знаете, мне иногда становится страшно, когда я интервьирую студентов американских вузов. Типа аспирантка-отличница из вуза, образование в котором стоит 90 тысяч долларов в год, на вопрос "добавьте инструкцию умножения в игрушечный процессор на 300 строк, используя только блок умножения с латентностью два такта" - пишет "mul i_mul (.clk (clk * 0.5". Я после такого нормально ночью спать не могу, пытаясь понять кто больше виноват - вуз обманывающий родителей студентки, что за их полмиллиона долларов обучил их дочь проектировать процессоры, или вообще мироздание - и что делать - находить естественно способных и учить их по-человечески итд.
"вирутальной" схемотехникой
Это схемотехника не виртуальная, она совершенно реальная, просто так последние 35 лет схемы проектируются
N-Cube
12.01.2024 10:28+1Не получится ли так, что на том же питоне нужная программа будет работать уже сейчас, а ваш обещанный быстрый вариант не будет существовать никогда? Вы покажите нам, скажем, обработку радарных спутниковых снимков Sentinel-1 (амплитудные растры, интерферограммы). А для подсчета пролетающих в трубке высокоэнергетических частиц простейшего триггера Шмидта со звонком хватит, можно и вовсе без транзисторов обойтись…
YuriPanchul Автор
12.01.2024 10:28Я не уверен, что вы поняли мою мысль. Попробую перефразировать: да, программу на питоне, которая снимает данное с пина на счетчике, школьник может написать за 15 минут. Но сколько бы школьник не писал питона, это не поможет ему стать проектировщиком микросхем: процессоров, графических процессоров, роутерных чипов, ускорителей ML итд. Потому что питон - язык программирования, а не язык описания схем на уровне регистровых передач. В питон можно ввести такой уровень слегка извращенным образом, но его все равно нужно будет превращать в верилог для целей синтеза.
Тогда откуда же взять проектировщиков процессоров, графических процессоров, роутерных чипов, ускорителей ML итд? На каких примерах их тренировать? В симуляторе типа Icarus Verilog и на примерах мигания светодиодами? Можно, но мигание недостаточно мотивирует школьников. Сразу давать им писать конвейерный процессор? На это хватит мотивации у малого числа школьников. Пример с обработкой сигнала от счетчика Гейгера - это удобное упражнение для момента, когда школьник уже знает концепцию D-триггера, но еще не набил руку на более сложных конструкциях последовательностной логики - счетчиках, сдвиговых регистрах, конечных автоматах, конвейерах.
Триггера Шмидта для дизайна примера https://github.com/yuri-panchul/basics-graphics-music/blob/main/labs/17_geiger_muller_radiation_counter/top.sv не хватит. В нем не только счётчик, но определение начала и длины импульса, а также работа с динамическим семисегментныи индикатором.
N-Cube
12.01.2024 10:28+1Счетчик импульсов называть процессором - это вы серьезно сейчас? Если у вас в коде по ссылке дублирования убрать, весь на экран поместится, и никакой алгоритмики там нет (откуда ей в счетчике взяться). Работа с семисегментным индикатором и та через стандартную библиотеку, смотреть нечего. А есть, к примеру, микроконтроллер RPI Pico за 4$, в котором доступен набор машин состояний и можно самостоятельно тот же I2C реализовать и еще много всего (на микроассемблере и без участия основного процессора чипа). Да, дорогие курсы для RPI Pico не продать, потому что микроконтроллер копеечный и везде доступен, и дорогого коммерческого софта не нужно.
Триггер шмидта для того и нужен, чтобы определять начало или окончание фронта аналогового импульса, если взять два триггера на начало и окончание, то время между их срабатыванием и есть длина импульса. В итоге, все что вы так долго описываете, это просто счетчик импульсов, который легко реализуется даже в аналоговой схемотехнике.YuriPanchul Автор
12.01.2024 10:28Где я назвал счетчик импульсом процессором? Я написал, что:
Процессоры пишут на верилоге, как и GPU, как и сетевые чипы.
Чтобы выучить верилог, нужно сделать последовательность упражнений, например вот такое.
Вот как выглядит минимальный учебный процессор на верилоге, реализующий несколько инструкций - https://github.com/zhelnio/schoolRISCV
Как вы предлагаете учить людей верилогу, если не с помощью упражнений, начиная с a = b & c, далее вот таких, далее конечных автоматов, далее конвейеров, далее процессорных ядер итд? Ваши предложения?
YuriPanchul Автор
12.01.2024 10:28И да, для обработки радарных спутниковых снимков Sentinel-1 (амплитудные растры, интерферограммы) - необходимы знания проектирования схем на уровне регистровых передач, так как:
Так проектируются фиксированные микросхемы в радаре - DSP процессоры например.
Обработку сигналов делают также и на FPGA.
Чисто программы (без железа) можно только написать карандашом на бумаге и выполнить в уме. Чтобы они работали, нужна микросхема, которая проектируется на верилоге, и этих разработчиков нужно на чем-то учить, например вот на таких примерах. Микросхемы на деревьях не растут.
NutsUnderline
12.01.2024 10:28а я вот не уверен что Вы поняли мой вопрос ;) А он, вроде бы, по всем правилам содержал половину ответа: что конкретно ПЛИС делает с сигналом конкретно счетчика Гейгера? Я как бы ждал ответа в таком духе: считаем число и длительность импульсов, если импульсы слишком короткие и контроллер с программой на pyton не имеет достаточного быстродействия чтобы уловить их.
Что же касается того, что приобретение данных навыков позволит американским школьникам произвести импортозамещение китайских микросхем мы уже поняли :)
YuriPanchul Автор
12.01.2024 10:28+1Да, конечно. Профит:
Повышение точности измерений
Возможность обрабатывать много источников сигналов одновременно
Возможность обрабатывать сигналы в реальном времени там где требуется много вычислений
Рассмотрим простой случай - счетчик Гейгера с одним проводом который стоит в 1 или 0. Далее рассмотрим сложный случай - снятие данных с двадцати счетчиков одновременно.
Допустим нам нужно снять не только количество пульсов, но и длину каждого, чтобы оценить распределение энергии частиц.
Теперь допустим у нас есть:
Микроконтроллер класса Ардуино с частотой десятки мегагерц
Учебная FPGA плата с частотой 50-100 MHz
Встроенный процессор класса Raspberi Pi с суперскалярным процессором и частотой порядка гигагерца-полтора.
ASIC - этот случай можно даже не обсуждать, тут против лома нет приема, специализированный ASIC под задачу забивает все другие варианты по точности и производительности. Но это производство на фабрике итд.
В случае с FPGA платой мы можем мерять длительность импульсов с точностью до его тактового сигнала, причем мерять двадцать независимых источников - не проблема.
В случае с микроконтроллером у нас есть три случая:
опрашивать устройства в цикле в программе на ассемблере или Си
ловить изменение состояния сигнала по прерыванию
завести несколько процессов в RTOS, которые будут работать с источниками, переключая контексты
Опрос будет несколько тактов на проверку = потеря точности на порядок. Увеличение количества источников = еще потеря производительности на порядок. Итого два порядка. Вход в обработчик прерывания - может спасти ситуацию если много источников с длинными импульсами, но осложнит если с короткими, ибо обработчик прерывания может занять десятки тактов на голом железе, еще больше на RTOS с переключением контекстов.
В случае мощного процессора с высокой тактовой частотой мы можем компенсировать потери на много инструкций на опрос, вход в обработку прерывания или переключение контекста. Но если мы добавляем к этому потери на драйвер линукса и особенно Питон - то все снова падает на два порядка - питон медленный.
Также в FPGA можно поместить много вычислений параллельных формул, особенно с фиксированной точкой. Или конвейер вычислений с высокой пропускной способностью (начинаем считать формулу для нового данного пока не закончили вычисление для старых данных - в FPGA это можно сделать гибче чем в микроконтроллере или DSP процессоре, даже если у того выше частота).
N-Cube
12.01.2024 10:28В случае микроконтроллера ровно так же можно мерять длину импульса с точностью до тактового сигнала. В уже упомянутом RPI Pico есть 8 машин состояний, которые как раз на каждый тактовый сигнал выполняют операцию, итого 8 счетчиков Гейгера можно подключить к чипу ценой 1$ (это если без обвязки брать поштучно). Так какие у вас преимущества по сравнению с этим решением? Пример счетчика вы сами выбрали, но зачем тут дорогое железо и софт, совершенно неясно.
Если вы рассматриваете FPGA не по назначению и не для обучения как такового, а только для продажи дорогих курсов, то можно бы примеры найти, где FPGA использовать есть смысл, а не один (или несколько) счетчиков реализовывать. Обещано проектирование процессоров, а в итоге всего лишь счетчик для тех, кто не никогда не видел даже аналоговой схемотехники.YuriPanchul Автор
12.01.2024 10:28То есть вы предлагаете будущих проектировщиков скажем чипов для сматрфонов обучать не лабами на верилоге на FPGA, а лабами с FSM RPI PIco? И если у вас не 8 счетчиков гейгера, а 9 - тоже получится c точностью тактового сигнала?
YuriPanchul Автор
12.01.2024 10:28Предложите последовательность лаб на верилоге для обучения от начального уровня до специалиста. Допустим лаба номер 1 - две кнопочки и LED, а лаба номер 100 - это многоядерный гетерогенный процессорный кластер с кэш-когерентностью и интеграцией CPU и GPU. Что между ними?
Типа:
Лаба 1 . led = button1 XOR button2
....
Лаба 10. Интерфейс I2C для датчика температуры
....
Лаба 20. Однотактовое процессорное ядро
Лаба 21. Процессорное ядро с тремя стадиями конвейера
....
Лаба 30. Очередь FIFO
....
Лаба 100 - Многоядерный гетерогенный процессорный кластер с кэш-когерентностью и интеграцией CPU и GPU
Что должно быть между ними?
NutsUnderline
12.01.2024 10:28+1В случае микроконтроллера ровно так же можно мерять длину импульса с точностью до тактового сигнала.
Не совсем. В контроллерах обычно все построено так что так что тактовая частота на счетчиках делится в 2-4 раза, но иногда встречаются и асинхронные варианты, и при этом засунуты несколько разные разновидности, которые еще не все подключаются ко внешним пинам. В AVR с трудом можно найти 4-5 одинаковых счетчиков, в STM32 куча и вес разные. Вот в pico и еще в ESP32 добавили 8 равнозначных модулей счета.
Причем чтобы понять как они работают лучше всего мыслить именно с точки зрения схемотехники, становиться понятным их ограничения, и иногда очень хочется сделать "по нормальному", или, точнее, - как нужно для задачи, на ПЛИС.
Собственно вся эта история меня и заинтересовала в разрезе - нужно ли для поставленной задачи реально иметь эти 8-12-20 счетчиков Гейгера, и какая с них идет частота чтобы это городить. Но как абстрактный пример для обучения - почему бы и нет.
Ну и то что эту инфу и то пришлось "клещами вытягивать" это конечно повод для сомнений.
NutsUnderline
12.01.2024 10:28+1Браво! Ну вот так бы сразу :) А то меня начали терзать мутные сомнения в качестве преподавания ;) Собственно интересовали только первые три фразы, по большому счету. 20 счетчиков Гейгера это практическая необходимость, исходя из задачи?
YuriPanchul Автор
12.01.2024 10:28+1Не, это чисто для вау-фактора, чтобы развлечь студентов. По этой же причине среди примеров, которые мы сделали с соратниками, есть распознавание мелодий с микрофона (без dsp, чисто определитель частоты + конечный автомат) и графика на vga. Просто без таких примеров, если чисто показывать FIFO и разбирать прохождение инструкций по стадиям конвейера в симуляторе - многие студенты начинают скучать и бросают это дело. А если ориентироваться на физматовских школьников - то и подавно.
N-Cube
12.01.2024 10:28Даже базовые станции для сотовых операторов давно уже чисто софтверные есть, а уж обработку космоснимков в жизни никто на верилоге не писал, можете проверить.
YuriPanchul Автор
12.01.2024 10:28Базовые станции чисто софтверные? А на чем работает софтвер? На святом духе? Каким образом проектируются чипы внутри базовой станции? Как для его проектирования учатся инженеры?
NutsUnderline
12.01.2024 10:28базовые станции для сотовых операторов давно уже чисто софтверные есть
Они могут быть чисто софтверные если они чисто ip. и то ip железо типа ethernet вынесем за скобки :) Ридиотракт понятно дело без железа не сделать. К "любительским" штуковинам типа osmocom прилагается sdr аппаратура. в версии для 2G для этого использовали вообще готовый радиомодуль из перепрошитого телефона. чтобы получить спектр сигнала на такой частоте либо надо очень-очень мощный проц, либо предварительную обработку делать как раз на fpga. Но для более узкой задачи типа (де)модуляции lte куда как проще использовать готовые микросхемы, которые применяют, в результате не только в сотовой связи как таковой.
iggr63
12.01.2024 10:28+2Как увидел триггеры Шмитта сразу вспомнил про метод счета фононов в лазерной спектроскопии. Да и простенкие фотонные счетчики, как например, на таких триггерах. Ho с другой стороны, счет нейтронов рассеяных на объектах и построение изображения внутренностей например - совсем другое дело. Быстродействующие ПЛИС обрабатывающие большие потоки.
Nikolaev_Nikolay
12.01.2024 10:28Счётчик Гейгера не даёт распределение по энергии частицы. Вам нужен сцинтилляционный кристаллом и фэу с блоком питания и дискриминатором. Дайте пожалуйста ссылку, где вы хотели в fpgа делать измерение энергии!? Если вам интересно мы занимались генераторами быстрых нейтронов для геофизики. Можно ли продемонстрировать эти наработки!? С радиоактивными материалами и в частности перевозки самолётами вообще запрещены, лучше не связываться. Признают террористом с грязной бомбой и засодют.
KbRadar
И что? Счётчик Гейгера запустить может практически любой продвинутый школьник.
YuriPanchul Автор
Школьники такое обычно прикручивают к ардуино. Ардуино - это программируемый готовый микроконтроллер. А здесь демо как это прикрутить к FPGA плате. На ней работает не программа, а конфигурация схемы. С помощью лаб на FPGA учатся как проектировать процессоры, в том числе микроконтроллерное ядро в Ардуино. Лабы на FPGA для школьников менее распостранены, чем лабы на ардуине /микроконтроллеров.
Наглядно разница между программированием и проектированием схем на уровне регистровых передач:
Как связаны фиксированные микросхемы которые делаются на фабр ке - и FPGA / ПЛИС - см. ссылка в тексте.
Работа со счетчиком - удобное периферийное устройство для вводных упражнений с FPGA платой
Yak52
А "НЕ" реализуется где то отдельно?
YuriPanchul Автор
Точно так же. Ставится abcd=1010 и используется только вход x1, а вход x2 не используется. Впрочем, это для данного конкретного lut-а, в FPGA на рынке от Xilinx, Altera, Lattice, Gowin архитектура ячейки как правило более сложная чем показанный lut.
KbRadar
Школьники такое делали на кт315, а до ардуино оставалось 50 лет
YuriPanchul Автор
Школьники делали весь дизайн https://github.com/yuri-panchul/basics-graphics-music/blob/main/labs/17_geiger_muller_radiation_counter/top.sv только транзисторами? Ведь в нем не только счётчик, но определение начала и длины импульса, работа с семисегментныи индикатором. Это много транзисторов нужно. Причем реализовать данную функциональность транзисторами - это гарантированно отбить у школьника интерес к предмету. И 50 лет назад, когда уже были хотя-бы микросхемы 7400 и к155, и тем более сейчас, когда для тренировки будущего RTL дизайнера процессора, GPU, сетевого чипа или ускорителя ml это было бы лишней задачей, так как ему нужно примерно понимать как код на верилоге синтезируется в граф из стандартных ячеек ASIC , а также уметь решать микроархитектурные задачи с более высокоуровневыми объектами - очередями FIFO, арбитрами, стадиями конвейера процессора. А не возиться с несколькими сотнями транзисторов на макетной плате.
YuriPanchul Автор
Почему школьников стоит тренировать не только программировать, но и проектировать схемы на уровне регистровых передач: потому что работы по такому проектированию стоят в центре всей электроники, и в айфонах, и а ракетах: