Forum: FPGA, VHDL & Co. FPGAs für Maker und Hobby?


von Luk (Gast)


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FPGAs werden immer wieder mal für Maker und den Hobby Bereich beworben.

Welche Anwendungsfälle für FPGAs gibt es im Hobbybereich wofür 
Mikrocontroller nicht besser geeignet sind im Sinne von einfacher und 
schneller zu realisieren?

Mal vom puren Spaß am Lernen abgesehen.

von Marc (Gast)


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Ohh der Freitag hat begonnen.

Abgesehen davon, dass diese Frage schon mehrfach beantwortet wurde,

Vergleiche keine Äpfel mit Birnen, die Anwendungsgebiete sind 
grundverschieden, auch wenn man theoretisch einiges auch mit einem 
Mikrocontroller realisieren kann.

FPGAs können verschiedene logische Verknüpfungen gleichzeitig 
durchführen, bei einem Mikroprozessor der sequentiell arbeitet 
funktioniert das zum Beispiel nicht. Dadurch sind FPGAs bei gewissen 
Aufgaben um ein vielfaches schneller.

FPGAs sind aber teurer, es lohnt sich also ein FPGA zu benutzen wenn ein 
Mikrocontroller die gewünschte Aufgabe nicht, oder nicht ausreichend 
erfüllen kann, sich durch die Verwendung eines FPGAs genügend weitere 
Bauteile einsparen lassen oder eine Umsetzung im FPGA platzsparender 
ist.

von C. A. Rotwang (Gast)


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Luk schrieb:

> Welche Anwendungsfälle für FPGAs gibt es im Hobbybereich wofür
> Mikrocontroller nicht besser geeignet sind im Sinne von einfacher und
> schneller zu realisieren?

-Bitcoin mining
-Selbstbau von Sampling Oscilloskopen schneller 10 Msps
-SDR im HAM-radiobereich bspw bei Frequenzspreizung für QRP
-Retrocomputing
-mehrkanalmesstechnik Phased array
-(HiL) Laborequipment bspw. c't-Lab

Und ja es gibt Amateure die sich im Hobby mit FPGA's beschäftigen.
"Schnell fertig" ist nicht unbedingt die Hauptanforderung an ein 
Freizeitprojekt - eher ist das Gegenteil gewünscht - ein über 
Monate/Jahre interessantes Projekt.
Und bezüglich "einfacher" - wenns einfach wär, wäre es langweilig. Oder 
auch das "Fisherman Friends" -Prinzip: Ist es zu kompliziert - bist Du 
(noch) zu dumm.

von Bastler (Gast)


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Hallo

o.K.

dann Butter bei den Fischen:

Wann ist denn jetzt konkret im Maker und Hobby Bereich ein FPGA im 
Vorteil?
Was schafft ein µC nicht mehr in dem Bereich den ein typischer Maker und 
Hobbyist noch selbstständig händeln und erlernen kann?
(Also nicht nur das reine nutzen von fertigen Produkten oder bestehenden 
Programmen, Blöcken und Anwendungen)

Ich denke Sachen wie DSP, Objekterkennung und ähnliches sind weit 
außerhalb des Bereichs der allermeisten "echten", als nicht beruflich 
und ausbildungmäßig vorbelasteten, Leute aus diesen Bereich sofern nicht 
nur vorkaute, fertige Module genutzt werden sollen.

Ich selber habe noch ganz kurzen Einblick im FPGA Bereich, bzw. deren 
Programmierung, mich ganz schnell wieder auf die µC und deren 
Programmierung (welche im Detail auch schon "tricky" und sehr abstrakt 
sein kann...) zurückgezogen.

Wenn es endlich einen einfachen (!), von jedermann möglichen Einstieg in 
die hinter DSP, Filterberechnungen  und so weiter stehende Mathematik 
(z.B. auch Fourier-Transformation) geben würde wäre eventuell der 
selbstständige Einsatz von FPGA in der Maker und Hobbyszene sinnvoll - 
außer man greift auf vorgefertigte Module zurück, welche zwar tolle 
Sachen machen können, aber die man als Hobbyist letztendlich doch nicht 
im Detail versteht.

So jetzt würde ich mich über Gegenmeinungen, und Beweise freuen die 
aufzeigen das auch Laien und Hobbyisten mit FPGAs ohne vorgefertigte 
Module etwas anfangen und erlernen können und meine Meinung falsch ist.
Und zwar echte Hobbyisten - also ohne Mathematikstudium, Ingenieurtitel 
oder auch "nur" Abitur mit Leistungkurs Mathematik.

Bastler

von Markus F. (mfro)


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Bastler schrieb:
> Und zwar echte Hobbyisten - also ohne Mathematikstudium, Ingenieurtitel
> oder auch "nur" Abitur mit Leistungkurs Mathematik.

Hobby ist also nur was für Brettergymnasium-Absolventen?

Komplexe Projekte zu machen (und zu verstehen), ohne die Bereitschaft, 
die eigenen Hirnwindungen ein bißchen anzustrengen, wird schlicht nicht 
funktionieren.

Der Witz an Hobby ist doch gerade, die "Dinge dahinter" zu verstehen. 
Auch wenn's mal etwas länger dauert.

von Blechbieger (Gast)


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FPGAs sind auch dann im Vorteil wenn spezielle Interfaces/Protokolle 
gebraucht werden für die es keine MC mit eingebautem Interfaces oder mit 
der richtigen Kombination davon gibt.

von C. A. Rotwang (Gast)


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Bastler schrieb:

> Wann ist denn jetzt konkret im Maker und Hobby Bereich ein FPGA im
> Vorteil?
> Was schafft ein µC nicht mehr in dem Bereich den ein typischer Maker und
> Hobbyist noch selbstständig händeln und erlernen kann?
> (Also nicht nur das reine nutzen von fertigen Produkten oder bestehenden
> Programmen, Blöcken und Anwendungen)

Steht doch oben, alles wo es auf hartes timing und Parallelverarbeitung 
ankommt.

> Ich denke Sachen wie DSP, Objekterkennung und ähnliches sind weit
> außerhalb des Bereichs der allermeisten "echten", als nicht beruflich
> und ausbildungmäßig vorbelasteten, Leute aus diesen Bereich sofern nicht
> nur vorkaute, fertige Module genutzt werden sollen.

Ich glaube die wenigsten Forumsmitschreiber lassen sich von Dir als 
unechte Maker Hobbyisten tisulieren, nur weil sie studiert haben was sie 
in der Freizeit interessierte.

> Ich selber habe noch ganz kurzen Einblick im FPGA Bereich, bzw. deren
> Programmierung, mich ganz schnell wieder auf die µC und deren
> Programmierung (welche im Detail auch schon "tricky" und sehr abstrakt
> sein kann...) zurückgezogen.

Bist halt mehr Warmduscher als Maker.

> welche zwar tolle
> Sachen machen können, aber die man als Hobbyist letztendlich doch nicht
> im Detail versteht.

Fernseher versteht auch kaum einer im Detail und trotzdem verbringt man 
Stunden damit ;-)

> So jetzt würde ich mich über Gegenmeinungen, und Beweise freuen die
> aufzeigen das auch Laien und Hobbyisten mit FPGAs ohne vorgefertigte
> Module etwas anfangen und erlernen können und meine Meinung falsch ist.

Ne darf ist mir meine Zeit zu schade, da probier ich mal lieber die neue 
FPGA-Software aus die ich letzens installierte.

> Und zwar echte Hobbyisten - also ohne Mathematikstudium, Ingenieurtitel
> oder auch "nur" Abitur mit Leistungkurs Mathematik.

Ja klar, wer studiert ist nicht mehr "echt".

von Toni Tester (Gast)


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Bastler schrieb:
> Wann ist denn jetzt konkret im Maker und Hobby Bereich ein FPGA im
> Vorteil?
> Was schafft ein µC nicht mehr in dem Bereich den ein typischer Maker und
> Hobbyist noch selbstständig händeln und erlernen kann?

Nochmals: FPGA und µC (oder DSP) sind vollkommen verschiedene Paar 
Schuhe - bei Ersterem handelt es sich "nur" um ein großes 
Transistorarray, das sich flexibel "verdrahten" lässt - bei Zweiterem 
handelt es sich im Kern um ein Rechenwerk (ALU) zur sukzessiven 
Befehlsabarbeitung und -ausführung.

Wie bei so vielem im Leben gibt es hier auch keine harte Grenze; beides 
lässt sich je nachdem recht weit "vergewaltigen".
Im "echten Leben" spricht auch nichts dagegen, z. B. in die 20km 
entfernte Stadt per Fuß zu gehen - oder zum 100m entfernten Briefkasten 
mit dem SUV zu fahren. Oder eine Kreuzschlitzschraube mit dem 
Schlitzschraubendreher anzuziehen. Geht alles, ist halt eher ungeeignet 
(und daher möglicherweise ineffizient), hängt aber von weiteren Faktoren 
sowie den Bewertungskriterien (Qualitätsansprüche, 
Geschwindigkeitsansprüche etc.) ab.
So auch hier: Wenn jemand noch niemals mit FPGAs gearbeitet hat, wird er 
eine Aufgabenstellung, die sich "irgendwie" auch mit einem µC/DSP 
erschlagen lässt, damit schneller und effizienter umsetzen können (und 
umgekehrt), wenn er damit schon Erfahrung hat, einfach weil die 
Lernkurve entfällt bzw. deutlich flacher ausfällt.

Gegenfrage: Was ist ein "typischer Maker und Hobbyist"? - Bevor wir 
weiter über deren kognitive Grenzen und Fähigkeiten diskutieren, sollten 
wir diese erst einmal definieren.

von Ordner (Gast)


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Toni Tester schrieb:
> Gegenfrage: Was ist ein "typischer Maker und Hobbyist"? - Bevor wir
> weiter über deren kognitive Grenzen und Fähigkeiten diskutieren, sollten
> wir diese erst einmal definieren.

Gegen-Gegenfrage: Warum soll man überhaupt diskutieren wer sich zurecht 
als "Maker/Hobbyist" bezeichnet und wer nicht?

Ist die Beantwotrung der Makerfrage irgendwie hilfreich beim 
Basteln/Arbeiten mit Elektronik?

Und hat dann die Frage des TO irgendwas mit dem Grundanliegen dieser 
Forums zu tun? Nämlich Personen jeglicher Herkunft bei der Beschäftigung 
mit FPGA's und µC zu unterstützen?!

von Pete (Gast)


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Noch mal aufs ursprüngliche Thema der Frage zu kommen:

als 'Hobby' ist es auch probat ein fpga zu benutzen auch wenn ein uc das 
selbe erledigen könnte.... Das ist Hobby - scheint mir ein häufiger 
Irrtum in diesem Forum zu sein.

Du kannst z.B. einen Servo oder Motorcontroller machen, einstellbar über 
spi/uart. Ist nicht sehr anspruchsvoll, mathematisch trivial, aber als 
Hobby gut für ein paar Wochenenden.
Hobby ist nicht immer gleichzusetzen mit notwendiger Wertschöpfung oder 
einem großen Sinn. (Zuletzt wieder auffällig beim Selbstbau-Computer - 
wer kann das der Sache wegen nicht irgendwie phaszinierend finden?? Arme 
Seele die die Effizienz mit Arduino vergleicht ^^)

Ein tft controller mit maßgeschneiderter Beschleunigung auf deine 
Bedürfnisse?

FFT coprozessor für deine uc Projekte?

Ansonsten ist auch das manchmal kompliziert, was mathematisch gar nicht 
so wild ist. FIR-Filter haben ja erst mal gar nicht so einen 
wahnsinnigen mathematischen Unterbau. Multiplikation/Addition ist ja 
eher Mittelstufe. Komplex wird es wenn die Gesamtheit betrachtet wird.

Schönes Wochenende!

von Strubi (Gast)


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Täglich grüsst das Murmeltier....

Es gibt dazu hier schon ne Menge Threads, in denen die Argumente 
für/wider durchgekaut wurden.
Paradebeispiel der Maker-Comm sind die div. Papilio-Plattformen.
Als simples Anwendungsbeispiel, wo ein FPGA besser performt: 
Echtzeit-PWMs für z.B. Motoren oder n-kanalige WS2812-LED-Stripe 
Ansteuerung. Das schafft kaum ein günstiger uC timing-genau und 
mehrkanalig, so dass noch genügend Rechenpower für die Effekte 
übrigbleibt.

von Bastler (Gast)


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Hallo

Schade das so viele sich hier über meinen angeblichen Ausschluss von 
"Profis" und studierten aus der Hobby- und Makerszene aufregen.

Nein darum soll es eindeutig nicht gehen.
Es ist aber so das gerade eben interessierte Laien bzw. 
vorangeschrittene Hobbyelektroniker und/oder Programmierer prinzipiell 
durchaus an den Thema FPGA und natürlich dann auch an Anwendungen in 
deren "Spezialbereich" in denen sie eindeutig Vorteile bzw. überhaupt 
erst die Möglichkeit bieten, interessiert sind - und gerne die 
-->>Details<<-- verstehen würden.

Im µC Bereich gibt es da den einfachen Einstieg über das Arduino System 
- dort wird auch erst mal "alles" Vorgekaut und fertige Softwaremodule 
("Librarys") angeboten, aber es ist mit etwas Aufwand, und vor allem mit 
einfacher Schulbildung, möglich auch tiefer in die Materie ein zu 
steigen und selbst auf Datenblattebene und ohne fertige Librarys eigenen 
Programme zu entwickeln - natürlich nicht sofort - aber bei 
ausreichenden Durchhaltevermögen und Zeiteinsatz ist dies mit geeigneten 
Büchern, Foren, Onlinequellen usw. machbar - eventuell dann auch später 
losgelöst vom Arduinouniversum  direkt in reinen C.
Ein anstrengender und anspruchsvoller Weg welche aber auch für den 
"einfach" Ausgebildeten Laien noch möglich ist.
Aber schon bei der Regelungstechnik kommt auch der motivierte Laie an 
seiner Grenze wenn er sie wirklich verstehen will, und diese gehört 
eindeutig noch zu den Bereich der µC Anwendungen, aber vielleicht ist 
das gerade so eben noch "richtig" erlernbar...

Nun aber zu den Gebieten in den ein FPGA seine Stärken richtig 
ausspielen kann:
DSP, Filter, Bilderkennung, Spracherkennung...
Da wage ich zu bezweifeln das auch ein Motivierter "Laie" (der er 
eigentlich schon nicht mehr ist wenn er mit µC auf Du und Du ist und 
auch die Regelungstechnik wirklich verstanden hat) jemals in seiner 
Freizeit (Hobby) und mit "einfacher" Handwerklicher, Kaufmännischer .... 
Ausbildung (eben "nur" als ein Hobby) auch bei höchster Motivation 
wirklich in diesen Gebiete sinnvoll mit teilhaben kann und eine Chance 
hat detailliert verstehen was halt notwendig ist.

Ich hoffe das jetzt verständlicher ist wo meine Zweifel liegen und das 
es hier nicht um einen Ausschluss von "Profis" und studierten aus des 
Maker und Hobbyszene gehen soll.

Mit FPGAs irgendwas zu machen, was nicht direkt sinnvoll sein muss (eben 
ein Hobby), wird wohl auch einen "Semilaien" wie den oben beschriebenen 
möglich sein - aber mehr auch nicht (zumindest ohne vorgefertigte 
Softwaremodule).

Trotz allem würde es mich freuen wenn es verständliche und ->ohne<- 
(Extrem Wichtig - und der Knackpunkt!) sehr ausgeprägten Mathematischen 
Vorwissen Tutorials gäbe welche auch diese hochinteressanten und 
Königsdisziplinen vermitteln können und somit FPGA auch Leute wie mich, 
welche bei den µC den Arduinoweg(als Einstieg) gegangen sind es 
ermöglichen würden irgendwann einen FPGA oder vielmehr die Anwendung und 
Programmierung bei solchen Sachen wie DSP... zu verstehen und 
selbstständig durch zu führen.

Bastler

von Ordner (Gast)


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Nächstens kommt noch ein motivierte Laie und fragt nach einem 
verständlochen Tutorial für Brustvergrößerungen.


Und weil er ja auch eine Erste Hilfe Kurs gemacht hat und schon mal mit 
einem Anfänger-Defilli gearbeitet hat, sollte es mit einem solchen 
Tutorial möglich ist ihm das eigenhändige Brustvergrößern zu 
ermöglichen.

Das es nicht für DIY-Herztransplantation reicht versteht er ja, aber mit 
seinem Vorhaben kratzt er ja nur knapp unter der Oberfläche und es ist 
schon verwunderlich das es noch keine Tutorials dafür gibt.

Die medizinischen Fachbücher sind wegen dem vielen Latein leider etwas 
schwer verständlich und Latein wollt er eigentlich nicht lernen, weil er 
will ja nur mal schnell ne Brust vergrößern und das ist doch so 
Alltäglich, das das auch ein Laie mit dem heiss gesuchten Tutorial 
schaffen könnte, weil mit Arduino geht's doch auch.

Und mit dem Notfall Defilli ohnehin und Medizingerät ist Medizingerät - 
egal ob Brust unter Strom setzen oder Brust aufpumpen - das hört sich 
doch nach einem Handwerker- aka Heimwerkerjob an - die mit dem dammned 
Tutorial jeder schafft ...


SCNR

von Duke Scarring (Gast)


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Ordner schrieb:
> fragt nach einem
> verständlochen Tutorial für Brustvergrößerungen.
https://infest.me/node/2312:1474313470

von Pete (Gast)


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Das ist doch Quatsch und es wäre schön, wenn sich nicht immer die Selben 
Poster zwanghaft lustig über andere machen wollen.
Wenn man das Gefühl hat, nicht zu verstehen was ein Poster möchte - 
einfach mal nichts posten was ganz wichtig ist.
Berechtigte Einwände müssen bei manchen Sachen natürlich sein. Hier 
nicht.

on topic: Ein wichtiges Problem, was du vergisst ist es, dass du 
beruflich Vollzeit an einem Projekt arbeitest. Neben Vorwissen und 
Erfahrung ein ganz wichtiger Punkt. Wenn du 4 Mannmonate als Hobby 
investieren wilst ist das schon ein Batzen.
Vieles was im technischen Hochbereich ist braucht nun mal eine 
entsprechende Ausbildung... Das ist doch auch nicht weiter 
verwunderlich, oder?

Beispiel Controller und FFT. Da gibt es drei Stufen. Niedrige: du weißt 
was eine FFT macht. Du hast eine lib und kannst deine Signale hin- und 
her transformieren. Damit kannst du schon viel machen. Du kannst im 
Frequenzbereich filtern, korrelieren undundund du kannst ein Spektrum 
plotten und so weiter. Das ist schon gar nciht so wenig und da brauchst 
du gar nicht mal wissen, wie die Implementierung der library gemacht 
ist. Das ist ausreichend für fast alles.....
Stufe zwei: du hast grundsätzlich begriffen WIE eine FFT umgesetzt 
werden kann. Das ist schon Uni-Niveau dann und du musst halt etwas 
mathematisch rangehen. Stufe drei: du fuchst dich so da rein, dass du 
dein theoretisches Wissen aus 2) auch erst mal konkret UMSETZEN kannst. 
Ist nämlich noch mal eine Schippe drauf. Wenn du das willst, dann kommst 
du aber nicht umhin richtig zu beißen.
So Stufe 1) ist für 70% der Leute im Beruf schon ausreichend und alles 
was man will. Stufe 2) wäre gut wenn nach dem Abschluss noch was hängen 
bleibt und Stufe 3) kann, muss aber gar nicht sein.

Das selbe gilt für Netzwerkprotokolle und und und.... Hoffe du verstehst 
den Punkt.

Ich verstehe dich voll und ganz und falls (widererwartend) etwas bei dem 
Thread rauskommt, werde ich mir die Links auch mit Interesse angucken.
Bei Bildverarbeitung bist du aber m.M.n. viel besser mit dicken uc oder 
Computern aufgehoben, da ist alles einfach viel unproblematischer 
möglich.
Was du auf fpga sicher gut hinbekommst ist neben meinen oben erwähnten 
Beispielen wohl eine Histogramm-Analyse von einem Bild(ausschnitt). Oder 
eine Schwellwertbildung, Kantensuche?

Nicht zu viel auf einmal wollen und über Kleines freuen. Das ist das 
Mantra, was sich empfiehlt. Habe ich auch bisweilen meine Probleme mit.

von Ordner (Gast)


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Pete schrieb:
> Das ist doch Quatsch und es wäre schön, wenn sich nicht immer die Selben
> Poster zwanghaft lustig über andere machen wollen.

Ich mach mich hier nicht lustig, ich will dem TO nur die fest 
zugekrampften Augen damit er erkennt das er nicht nur falsch auf dem 
Pferd sitzt sondern das das Pferd kein echtes Pferd ist sondern nur 
eines Holz das man den Kindern gibt das sie sich schaukelnd die Zeit 
vertreiben können.

Für FPGA's brauchts keine Programmiererfahrung mit Libs, Arduino, 
Turing-Maschinen etc. Für FPGA brauchts Erfahrung und Verständniss für 
digitalen Schaltungsentwurf QAlso sollte der TO mal anfangen Elektronik 
real in die Hand zu nehmen und ans spielen zu kriegen. Beispielsweise 
einen µC und Schieberegister aus der 74-Reihe als Portexpander. Wenn er 
das ans spielen kriegt, dann kennt er die Grundlagen für Digitaltechnik. 
Taktversorgung, Pegel, digitales, Signalpegel messen etc.. Dann lernt er 
die Unterschiede zwischen Gatter und Flipflop und vertieft sich in das 
Blockbild eines älteren Computers. Jetzt kann er damit anfangen sich 
selbst zu überlegen wie er eine FFT-Maschine baut. also aus ROM, adder, 
shiftern, FiFO zusammendengelt.


Und auch wenns wieder heisst man mache sich lustig, ein bildhafter 
Vergleich:

Mit nen Tutorial lernt man vielleicht wie man einen Flieger in die Luft 
kriegt, aber nicht wie man ein Flugzeug baut. Und das ist der 
Unterschied zwischen µC-Programmierung (Flieger nach Checklist in die 
Luft und heile runter kriegen) und FPGA-Entwicklung (flugfähiges 
Flugzeug bauen).

von Strubi (Gast)


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Ordner schrieb:
> Für FPGA's brauchts keine Programmiererfahrung mit Libs, Arduino,
> Turing-Maschinen etc. Für FPGA brauchts Erfahrung und Verständniss für
> digitalen Schaltungsentwurf QAlso sollte der TO mal anfangen Elektronik
> real in die Hand zu nehmen und ans spielen zu kriegen.

Das liest man hier öfter, aber es gibt durchaus Umgebungen, wo man sich 
zu seiner kompakten Basis-CPU die Peripherie zusammenstöpselt und 
Arduino-style programmiert, siehe DesignLab aus der Papilio-Community.
Und da machen auch einige "echte" Anwender nette Sachen mit.
Gibt ja auch Java-Hacker, die eine brauchbare App hinkriegen, ohne 
Assembler zu beherrschen.
Gilt halt nach wie vor als gut-deutsch, sich abzugrenzen. Die Amis legen 
da einfach ohne Scheuklappe los...
Und: Auch für genannte Bildverarbeitungs-Anwendungen gibts 
Baukastensysteme. Halt nicht gratis.

von dieter (Gast)


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FPGA's sind eine zusätzliche Spielerei zu dem Mikrocontroller.

Die FPGA's sind keine ernste Angelegenheit.
Man kann mit ihnen direkt Hardware zusammensetzen und damit Spielen.

Das man so etwas vorher Simulieren muss ist totaler Unsinn und 
Angeberei.
Mit ein wenig Sachverstand und lesen kann es jeder Laie ohne es 
irgendwie studiert zu haben.

von Duke Scarring (Gast)


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don't feed the troll

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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dieter schrieb:
> Das man so etwas vorher Simulieren muss ist totaler Unsinn und
> Angeberei.
> Mit ein wenig Sachverstand und lesen kann es jeder Laie ohne es
> irgendwie studiert zu haben.
Der ist gut. So richtig hübsch weltfremd...
Das sieht man hier immer wieder: da kommt einer mit seiner FPGA Debug 
LED nicht weiter, ich setzzihm eine kurze Testbench (eher nur einen 
Taktgenerator) auf sein Design und sage nach 5 Minuten, wo es klemmt.

Kurz: der Simulator ist der Debugger fürs FPGA.

> Die FPGA's sind keine ernste Angelegenheit.
Das sagt nur jemand, der noch keine sinnvolle Aufgabe für ein FPGA 
hatte...

von Martin K. (maart)


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Lothar, implementiere doch mal einen Ironiedetektor in ein FPGA.
Och komm, heute ist Freitag.

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Martin K. schrieb:
> Lothar, implementiere doch mal einen Ironiedetektor in ein FPGA.
Dafür bräuchte ich eine 1er-LUT. Welches FPGA hat sowas? ;-)

von Audiomann (Gast)


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Da da Wochenende vorbei ist, eine ernste Frage:

Macht es Sinn, FPGAs auf mixed AD Platinen zu verwenden? Als 
Hochgeschwindigkeitsbaustein mit Leistungsbedarf, haben die sicher ihre 
eigenen Anforderungen und Eigenschaften im Bezug auf EMV und EMI. Wie 
bekomt man Einstreuungen in den analogen Signalpfad in den Griff?

von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Audiomann schrieb:
> Wie bekomt man Einstreuungen in den analogen Signalpfad in den Griff?
Am Einfachsten: man legt das Layout so aus, dass sie nicht auftreten...

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Audiomann schrieb:
> Macht es Sinn, FPGAs auf mixed AD Platinen zu verwenden?

Wie bekommt man sonst die Daten bei schnellen ADCs oder DACs 
transportiert, außer vielleicht mit ASICs? Gerade moderne Wandler bieten 
LVDS oder ähnliche differentielle Schnittstellen an, mit denen man eine 
sehr störungsarme Ankopplung an FPGA realisieren kann, d.h. bei guter 
impedanzkontrollierter Leiterbahnführung über etliche Zentimeter oder 
gar Dezimeter, so dass es kein Problem mehr darstellt. Aber auch bei 
schnellen Wandlern mit Single-Ended-Schnittstelle ist es sehr 
vorteilhaft, die Gegenseite auf derselben Leiterplatte unterzubringen. 
Da FPGA recht weitreichende Möglichkeit bieten, die Signalpins geschickt 
anzuordnen, kann man auch hier wesentlich besser optimieren als bei 
Microcontrollern o.ä..

Das, was in vielen Fällen, zumindest bei kleinen Stückzahlen, auch 
interessant ist, sind FPGA-Aufsteck- oder Auflötmodule. Hier büßt man 
allerdings wiederum etwas Flexibilität bei den Pinzuordnungen ein. Ein 
entscheidender Vorteil solcher Module ergibt sich aber dann, wenn der 
für die Hauptschaltung benötigte Lagenaufbau der Leiterplatte 
unverträglich mit den Anforderungen des FPGA ist, z.B. bei manchen 
Dickkupferschaltungen.

von Lothar (Gast)


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Bastler schrieb:
> Nun aber zu den Gebieten in den ein FPGA seine Stärken richtig
> ausspielen kann:
> DSP, Filter, Bilderkennung, Spracherkennung...

Da es zur "Bilderkennung" und "Spracherkennung" bisher keine wirklich 
funktionierenden Algorithmen gibt, funktioniert es weder mit FPGA noch 
CPU/GPU:

https://www.heise.de/newsticker/meldung/Buntes-Brillengestell-soll-zuverlaessig-Gesichtserkennung-austricksen-3456711.html

https://www.heise.de/newsticker/meldung/Menschliche-Uebersetzer-schlagen-kuenstliche-Intelligenz-3631884.html

dieter schrieb:
> Die FPGA's sind keine ernste Angelegenheit

Martin K. schrieb:
> Lothar, implementiere doch mal einen Ironiedetektor in ein FPGA

Da würde ich keine Ironie sehen. Wir haben hier eine Abteilung für 
uC/SoC-Projekte und eine für ASIC/FPGA-Projekte. War am Anfang noch 
ASIC/FPGA bei 50% sind inzwischen 95% aller Projekte auf uC/SoC

von Duke Scarring (Gast)


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Lothar schrieb:
> Wir haben hier eine Abteilung für
> uC/SoC-Projekte und eine für ASIC/FPGA-Projekte. War am Anfang noch
> ASIC/FPGA bei 50% sind inzwischen 95% aller Projekte auf uC/SoC
Was aber auch daran liegt, das die Leistungsfähigkeit auf der 
Mikrocontrollerseite überproportional zugenommen hat. Abgesehen von den 
niedrigeren Einstiegshürden und der schnelleren 
Algorithmenimplemenation...

Duke

von Bitwurschtler (Gast)


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Lothar schrieb:
> Da würde ich keine Ironie sehen. Wir haben hier eine Abteilung für
> uC/SoC-Projekte und eine für ASIC/FPGA-Projekte. War am Anfang noch
> ASIC/FPGA bei 50% sind inzwischen 95% aller Projekte auf uC/SoC

Ja als der DDR die D-Mark für Kupfer ausging nahm man Aluminium statt 
Kupfer für Kabel, was nicht bedeudet das Alu als Leiter besser geeignet 
ist als Kupfer.

Und so führt der Fachkräftemangel im FPGA-Bereich dazu, das man Projekte 
mit Arduinos als FPGA-Ersatz durchstehen muss ...

SCNR

von Schreiber (Gast)


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Lothar schrieb:
> Da es zur "Bilderkennung" und "Spracherkennung" bisher keine wirklich
> funktionierenden Algorithmen gibt, funktioniert es weder mit FPGA noch
> CPU/GPU:

Die bereits verfügbaren Algorithmen sind meist brauchbar, in seltenen 
Fällen sogar besser wie ein Mensch.

Nur sollte der Algorithmus auch zur Anwendung passen. Es heiß ja auch 
"Gesichtserkennung" und nicht bunte-Brillenerkennung.

von Lothar (Gast)


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Bitwurschtler schrieb:
> Und so führt der Fachkräftemangel im FPGA-Bereich dazu

Beitrag "Re: FPGA-Benutzung als Bastler sinnfrei?"

Schreiber schrieb:
> Nur sollte der Algorithmus auch zur Anwendung passen

Und ein Hummel-Gehirn kann sogar noch den zur Anwendung passenden 
Algorithmus selbst erstellen:

http://www.qmul.ac.uk/media/news/items/se/193087.html

von Bitwurschtler (Gast)


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Lothar schrieb:
> Bitwurschtler schrieb:
>> Und so führt der Fachkräftemangel im FPGA-Bereich dazu
>
> Beitrag "Re: FPGA-Benutzung als Bastler sinnfrei?"

Völlig unrealistsiches Szenario, mir ist noch kein FPGA-Entwickler 
begegnet der nicht auch µC kann. Der umgekehrte Fall ist die Regel:

-Ein µC-Entwickler oder eher noch Arduino-Frickler oder gar 
PC/Web/HTML-Programmierer der krachend an der Beherrschung der 
FPGA-Technologie gescheitert ist und nun wie in der Fabel vom Fuchs und 
den Trauben jedem glaubhaft machen will das Trauben/FPGA die Mühe nicht 
wert sind.

Aktuell hab ich in der Firma mit zwei Ingenieurbüros zu tun, die sich 
partout weigern das Produkt auf FPGA-Basis zu entwickeln (weil sie es 
nicht können und KnowHow einkaufen müssten) und deshalb die langsamere 
µC/DSP Lösung als das Nonplusultra verkaufen. Müssen mir also selbst 
machen ...

> Schreiber schrieb:
>> Nur sollte der Algorithmus auch zur Anwendung passen
>
> Und ein Hummel-Gehirn kann sogar noch den zur Anwendung passenden
> Algorithmus selbst erstellen:
>
> http://www.qmul.ac.uk/media/news/items/se/193087.html

Naja diese Leistung des Hummelgehirns ist mehreren tausend Jahren 
Evolution entstanden. Ein typischer Softwareentwickler hat gerade mal 4 
Jahre Ausbildung durchlaufen und davon bestenfalls 10% in dem Bereich 
Algo-basteln. Und denkt bei um programmieren an tausend andere Dinge als 
den schnöden Broterwerb. Klar das da die Hummel im Vergleich besser 
abschneidet. ;-)

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Bitwurschtler schrieb:
> Aktuell hab ich in der Firma mit zwei Ingenieurbüros zu tun, die sich
> partout weigern das Produkt auf FPGA-Basis zu entwickeln

Oh, dann kannst Du Dich gerne einmal bei mir melden: 
andreas@schweigstill.de .

von Strubi (Gast)


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Bitwurschtler schrieb:
> Und so führt der Fachkräftemangel im FPGA-Bereich dazu, das man Projekte
> mit Arduinos als FPGA-Ersatz durchstehen muss ...

Den gibt es nicht.
Aber einen Haufen Ellbögler hätte gern den ganzen Kuchen jeweils für 
sich, scheint mir.

von Bitwurschtler (Gast)


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Strubi schrieb:
> Bitwurschtler schrieb:
>> Und so führt der Fachkräftemangel im FPGA-Bereich dazu, das man Projekte
>> mit Arduinos als FPGA-Ersatz durchstehen muss ...
>
> Den gibt es nicht.

Doch es gibt den Mangel an Fachkräften im FPGA-Bereich ... sonst müsste 
ich nicht soviel Überstunden schieben.


> Oh, dann kannst Du Dich gerne einmal bei mir melden:
> andreas@schweigstill.de .

Merk ich mir, aber wahrscheinlich machen wir es selbst um "KnowHow im 
Haus zu behalten" und schnell auf Änderungswünsche reagieren zu können.

von Strubi (Gast)


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>>
>> Den gibt es nicht.
>
> Doch es gibt den Mangel an Fachkräften im FPGA-Bereich ... sonst müsste
> ich nicht soviel Überstunden schieben.
>

Ha, ha.

>
> Merk ich mir, aber wahrscheinlich machen wir es selbst um "KnowHow im
> Haus zu behalten" und schnell auf Änderungswünsche reagieren zu können.

Man muss sich halt irgendwie entscheiden, was man haben will, "5er und's 
Weggli" gibts halt nicht.
Nur das redundante Gejammer über fehlende (zu teure) Fachkräfte will 
irgendwie keiner mehr hören, oder man wird halt entweder unter 
"Offtopic" oder konkret unter "Ausbildung/Beruf) tätig...

von J. S. (engineer) Benutzerseite


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Andreas S. schrieb:
> außer vielleicht mit ASICs? Gerade moderne Wandler bieten
> LVDS oder ähnliche differentielle Schnittstellen an, mit denen man eine
> sehr störungsarme Ankopplung an FPGA realisieren kann,

Wobei man sagen muss, dass LVDS in erster Linie dazu dient, eine 
Sicherheit gegen Störungen von Außen zu erzielen.
Dazu braucht es eben den differenziellen Charakter und den headroom nach 
beiden Seiten gegen die Störungen.
Und weil das so super funktioniert, werden die LVDS Verbindungen dann 
getreten wie dämlich und haben gewaltige Bandbreiten, strahlen also 
gerade im oberen Spektralbereich mehr, als eine alternative Verbindung 
mit der Datenrate, die mit konventionellem seriellen SDR zu betreiben 
wäre.

Damit reduziert sich natürlich der Anteil im unteren Band, das ist schon 
war.

Zur weiteren Störungsbekämpfung kann man den Analogteil entsprechend 
blocken und /oder aktiv entstören. D.h. man entwickelt aus Messungen ein 
empirisches Modell für die Einkopplung der digitalen Signale in den 
Analogpfad und zieht das bei der Verarbeitung ab.
So ein typischer I2S hat z.B. Bandbreiten bis 25MHz, liefert aber auch 
schwache Anteile im Audiobereich. In einem konkreten Fall über die 
Belastung der Spannungsquelle und Lufteinkopplung im Bereich -50dbs. Die 
konnte Ich zeitrichtig nachbilden und bis zu 96% eliminieren. 6 bis 12 
dB Verbesserung sind da regelmäßig drin.

von Schreiber (Gast)


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Bitwurschtler schrieb:
> Aktuell hab ich in der Firma mit zwei Ingenieurbüros zu tun, die sich
> partout weigern das Produkt auf FPGA-Basis zu entwickeln (weil sie es
> nicht können und KnowHow einkaufen müssten) und deshalb die langsamere
> µC/DSP Lösung als das Nonplusultra verkaufen. Müssen mir also selbst
> machen ...

Möglicherweise liegt es auch einfach daran, dass die nicht die 
erforderliche Software haben. Gute Codegeneratoren sind TEUER...
Dazu kommt noch der Zeitaufwand für die Einarbeitung, aber viel 
schwieriger wie mit einem µC ist es nicht.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Jürgen S. schrieb:
> Wobei man sagen muss, dass LVDS in erster Linie dazu dient, eine
> Sicherheit gegen Störungen von Außen zu erzielen.
> Dazu braucht es eben den differenziellen Charakter und den headroom nach
> beiden Seiten gegen die Störungen.

Das war sicherlich die ursprüngliche Motivation, LVDS einzuführen, z.B. 
zur Ansteuerung von Displays und ähnlichen per (Flachband-)Kabel 
angeschlossenen Geräten und Module.

> Und weil das so super funktioniert, werden die LVDS Verbindungen dann
> getreten wie dämlich und haben gewaltige Bandbreiten, strahlen also
> gerade im oberen Spektralbereich mehr, als eine alternative Verbindung
> mit der Datenrate, die mit konventionellem seriellen SDR zu betreiben
> wäre.

Ich habe gerade eine Baugruppe mit einem LTC2386-18 gebaut, d.h. einem 
18-Bit-ADC mit 10Msps und LVDS. Und dabei benötige ich gar nicht die 
hohe Abtrastrate, sondern eigentlich nur eine hinreichend schnelle 
S&H-Stufe mit nanosekundenweise einstellbarem Abstastzeitpunkt. Die 
Leiterbahnen zum FPGA-Modul habe ich zwar differentiell geführt, aber 
keine Leiterplatte mit expliziter Impedanzkontrolle verwendet, was auf 
Grund der Kürze der Leiterbahnen (< 2cm) sicherlich verträglich ist. Und 
ich sehe nirgendwo ein "Klingeln" der LVDS-Signale, ganz im Gegensatz zu 
einigen Single-Ended-Signalen, die auch aus dem FPGA kommen und die ich 
schon extra auf der Rückseite der Leiterplatte geführt habe, um sie 
durch die Innenlagen der Leiterplatte vom Analogteil der Schaltung 
abzuschirmen. Da ich so etwas aber auch schon befürchtet hatte, habe ich 
direkt an der Kontaktierung des FPGA-Moduls Serienwiderstände 
vorgesehen, die ich nun noch mit Kondensatoren zu Tiefpässen ergänzen 
kann, um die Flankensteilheiten zu reduzieren.

> Zur weiteren Störungsbekämpfung kann man den Analogteil entsprechend
> blocken und /oder aktiv entstören.

Bei ordentlicher differentieller Leitungsführung mit Längenausgleich 
bewirken die Digitalsignale bzw. deren Flanken keine zeitlich 
veränderlichen Spannungsabfälle an den Versorgungspins. Selbst bei 
Bausteinen mit separaten Pins für die Analog- und Digitalversorgung und 
Single-Ended-Signalen hat man ansonsten wesentlich größeren Flächen 
(=Induktionsschleifen), die zwischen Signal- und Versorgungspins 
eingeschlossen werden.

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