FPGA PWM: Vivado VIO ile Gerçek Zamanlı Duty Cycle Kontrolü

Proje Hakkında

TUSAŞ Uzay Sistemleri Mühendislik Merkezi Donanım Birimi'ndeki staj sürecinde geliştirilen bu proje, dijital donanım tasarımında temel bir bloğu — **PWM (Pulse Width Modulation)** üretecini — sıfırdan VHDL ile implemente eder ve Xilinx'in **VIO (Virtual I/O)** IP core'uyla entegre ederek gerçek zamanlı kontrol sağlar.

PWM Çalışma Prensibi

PWM, bir sinyalin ON süresi ile periyodunun oranını kontrol ederek analog bir etki yaratır. Motor hız kontrolünden LED parlaklık ayarına kadar gömülü sistemlerde kritik bir temel taşıdır.

Bu implementasyonda PWM üreteci iki parametre alır:

Sayaç `high_time`'a ulaşana kadar çıkış HIGH kalır, sonra LOW'a geçer, periyot sonunda sayaç sıfırlanır. 50 MHz sistem saatiyle milisaniye düzeyinde hassas zamanlama elde edilir.

VIO — Fiziksel Pin Olmadan Gerçek Zamanlı Kontrol

Projenin teknik özgünlüğü VIO entegrasyonundadır. Geleneksel yaklaşımda PWM parametreleri fiziksel switch veya butonlarla ayarlanır — her değişiklik için yeniden sentez şarttır. VIO bunu tamamen ortadan kaldırır.

**VIO (Virtual I/O)**, Vivado'nun Hardware Manager arayüzü üzerinden FPGA içindeki sinyallere gerçek zamanlı read/write erişimi sağlayan bir Xilinx IP core'udur. Bir JTAG kanalı üzerinden çalışır; bitstream değişmeden, kart üzerinde hiçbir fiziksel bileşene dokunmadan parametreler anında güncellenebilir.

Bağlantı şeması:

```

VIO probe_out0 (32-bit) → high_time (integer) → PWM duty cycle

VIO probe_out1 (32-bit) → period (integer) → PWM frekansı

```

Vivado Hardware Manager'ı açıp bir slider hareket ettirmek, FPGA üzerindeki PWM çıkışını anında değiştirir.

Testbench ile Doğrulama

Proje, davranışsal simülasyon aşamasından geçirildi. Testbench'te:

Davranış simülasyonda doğrulandıktan sonra sentez ve implementation aşamalarına geçildi, bitstream kartа yüklendi ve oscilloscop ile doğrulandı.

Mimari (3 Bileşen)