DLP29006-Engtelecom(2017-1) - Prof. Marcos Moecke
Registro on-line das aulas
Unidade 1
- Aula 1 (10 Fev)
- Ler Dispositivos Lógicos Programáveis - Kamila Rose da Silva, IFSC
- Aula 2 (14 Fev)
- Introdução aos dispositivos lógicos programáveis:
- Conceito, tipos de PLDs
- SPLD: PAL, PLA e GAL
- CPLDs
Exemplos de PLDs |
---|
|
- Ver In the beginning - ALTERA
- Ver ALTERA history
- Ver pag. 413 a 422 de [1]
- Ver pag. 495 a 499 de [2]
- Arquitetura de FPGAs (Xilinx e Altera): CLB, LAB, RAM, DSP, Clock, PLL, I/O
- Vizualização no Chip Planner de um projeto. (importante todos alunos terem acesso a IFSC-CLOUD
- Aula 3 (17 Fev)
-
- Fabricantes de DLPs/FPGAs e familias de DLPs atuais.
- Preços
- Historia, processo de produção dos chips.
- A Brief History of the Fabless Semiconductor Industry
- Taiwan Semiconductor Manufacturing Corporation (TSMC), [http://www.globalfoundries.com/ GLOBALFOUNDRIES
- Fabless: The Transformation of the Semiconductor Industry, 2014 - Download free
- 14nm FinFET Technology, Samsung & Globalfounfries, Funcionamento do FinFET, Produção do FinFET, [1]
- Processo de fabricação de um chip
Unidade 2
- Aula 4 (20 Fev) - Introdução ao VHDL e ambiente EDA - QUARTUS
- Estrutura do código VHDL
- Declaração das bibliotecas e pacotes LIBRARY / PACKAGE
library library_name; use library_name.package)name.all;
- ENTITY
entity entity_name is [generic ( cons_name1: const_type const_value; cons_name2: const_type const_value; ... cons_nameN: const_type const_value);] [port ( signal_name1: mode signal_type; signal_name2: mode signal_type; ... signal_nameN: mode signal_type);] [declarative_part] [begin statement_part] end [entity] [entity_name];
- ARCHITECTURE
architecture arch_name of entity_name is [declarative_part] begin statement_part end [architecture] [arch_name];
- Exemplo - Declaração de uma porta NAND em VHDL
library std;
use std.standard.all;
entity nand_gate is
port (a, b: in bit; x: out bit);
end entity;
architecture nome_arch of nand_gate is
begin
x <= a nand b;
end architecture;
- Exemplo 2.2 (VHDL) - programação de um flip-flop
-- Declaração das bibliotecas e pacotes
LIBRARY ieee;
USE ieee.std_logic_1164.all;
-- Especificação de todas as entradas e saídas do circuito
ENTITY flip_flop IS
PORT (d, clk, rst: IN STD_LOGIC;
q: OUT STD_LOGIC);
END;
-- Descrição de como o circuito deve funcionar
ARCHITECTURE flip_flop OF flip_flop IS
BEGIN
PROCESS (clk, rst)
BEGIN
IF (rst='1') THEN
q <= '0';
ELSIF (clk'EVENT AND clk='1') THEN
q <= d;
END IF;
END PROCESS;
END;
- Após a criação do projeto em VHDL utilizando a descrição de hardware acima, compile o código VHDL.
- Use o RTL Viewer para ver a descrição RTL do circuito.
- Use o Technology Map Viewer para ver a como o circuito foi mapeado para os elementos lógicos disponíveis no dispositivo FPGA selecionado (EP1C3T100A8)
- Abra o Chip Planner e observe no Node Properties como esse circuito é conectado dentro do dispositivo FPGA selecionado
- Realizar as simulações funcional e temporal do circuito
- Modifique o circuito para que ele passe a ter 16 flip-flops, e realize as simulações funcional e temporal do circuito.
- Aula 5 (21 Fev) - Introdução ao VHDL e ambienta EDA - QUARTUS
- Estrutura do código VHDL
- Exemplo 2.3 (VHDL e QSIM) - programação de um circuito somador com registrador
- Realizar as simulações funcional e temporal do circuito
- Observar o "Technology Map" e o "RTL" do circuito
LIBRARY ieee;
USE ieee.std_logic_1164.all;
ENTITY registered_comp_add IS
PORT (clk: IN STD_LOGIC;
a, b: IN INTEGER RANGE 0 TO 7;
reg_comp: OUT STD_LOGIC;
reg_sum: OUT INTEGER RANGE 0 TO 15);
END;
ARCHITECTURE circuit OF registered_comp_add IS
SIGNAL comp: STD_LOGIC;
SIGNAL sum: INTEGER RANGE 0 TO 15;
BEGIN
comp <= '1' WHEN a>b ELSE '0';
sum <= a + b;
PROCESS (clk)
BEGIN
IF (clk'EVENT AND clk='1') THEN
reg_comp <= comp;
reg_sum <= sum;
END IF;
END PROCESS;
END;
- Acrescente saídas para o sinal sum e para o sinal comp, de modo a poder observar estes sinais no simulador QSIM e realize novas simulações funcional e temporal.
- Para conhecer melhor o ambiente do simulador QSIM veja Arquivo:Quartus II Simulation.pdf da ALTERA.
- Ver pag. 3 a 24 de [2]
Unidade 3
- Aula 6 (24 fev)
- Tipos de Dados em VHDL.
- Objetos de VHDL: CONSTANT, SIGNAL, VARIABLE, FILE.
- Palavra chave OTHERS
- Ver pag. 31 a 35 de [2]
- Bibliotecas padrão IEEE (std_logic_1164, numeric_std).
- ATENÇÃO!!! Não use as bibliotecas que não são padrão (std_logic_arith, std_logic_unsigned, std_logic_signed)
- Aula 7 (3 Mar)
-
- Classificação dos tipos de dados.
- Tipos de dados: BIT, BIT_VECTOR, BOOLEAN, INTEGER, NATURAL, POSITIVE, CHARACTER, STRING, STD_(U)LOGIG, STD_(U)LOGIG_VECTOR
- Exemplo 3.1 Buffer Tri-state
- Exemplo 3.2 Circuito com Saida "don't care"
- Ver pag. 39 a 51 de [2]
- Aula 8 (6 Mar)
- Tipos de Dados em VHDL.
- Tipos de dados: SIGNED e UNSIGNED
- Exemplo 3.3 Multiplicador (un)signed
- Tipos de dados: FIXED e FLOAT (apenas conhecer)
- Resumo dos Tipos predefinidos (Tabela 3.6).
- Tipos definidos pelo usuário:
- Escalares (Inteiros e Enumerados)
- Aula 9 (7 Mar)
- Tipos de Dados em VHDL.
- Tipos de Array 1D x 1D, 2D , 1D x 1D x 1D, 3D
- RECORD e SUBTYPE
- Exemplo 3.8: Multiplexador com porta 1D x 1D.
- Ver pag. 51 a 73 de [2]
- Aula 10 (10 Mar)
- Qualificação de tipos, conversão de tipos (automática, casting e funções de conversão).
- Resumo das funções de conversão de tipos (Tabela 3.10) e ver Aritmética com vetores em VDHL
- Exemplo 3.9: Multiplicador com sinal
LIBRARY ieee;
USE ieee.std_logic_1164.all;
USE ieee.numeric_std.all;
ENTITY signed_multiplier IS
PORT (
a, b: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
y: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)
);
END ENTITY;
ARCHITECTURE type_conv_arch OF signed_multiplier IS
BEGIN
y <= std_LOGIC_VECTOR(SIGNED(a) * SIGNED(b));
END ARCHITECTURE;
- Exercício:
- Implementar em VHDL um circuito que efetue a operação , utilizando portas do tipo STD_LOGIC_VECTOR para valores de entrada e com sinal e ocupando 4 bits, utilize na saída 8 bits.
- Repita o circuito com as mesmas características, utilizando no entanto portas do tipo INTEGER com range de -8 a 7 nas entradas e range de -128 a 127 na saída.
- Repita o circuito com as mesmas características, utilizando no entanto portas do tipo INTEGER com range de -8 a 7 nas entradas e range de -256 a 255 na saída.
- Em todos os casos faça a simulação funcional do circuito. Teste o circuito no minimo com , e . Note que para valores maiores de entrada e pode ocorrer overflow devido a limitação do número de bits da saída.
- Determine o número de elementos lógicos e pinos e verifique o código RTL obtido. Compare com os colegas.
- Ver pag. 73 a 78 de [2]
- Aula 11 ()
- Operadores em VHDL.
- Operadores predefinidos: Atribuição, Lógicos, Aritméticos, Comparação, Deslocamento, Concatenação, "Matching".
- Sobrecarga de operadores
- Atributos em VHDL.
- Atributos predefinidos: tipo escalar e enumerados; tipo array; de sinal;
- Exemplo 4.2 (Simulação funcional)
- Atributos definidos pelo usuário;
- Atributos de síntese:
- Aula 12 ()
- Atributos em VHDL.
- Atributos de síntese:
ENTITY redundant_registers IS
PORT (
clk, x: IN BIT;
y: OUT BIT);
END ENTITY;
ARCHITECTURE arch OF redundant_registers IS
SIGNAL a, b, c: BIT;
-- NORMAL -- 1 LE
--ATTRIBUTE preserve: BOOLEAN;
--ATTRIBUTE preserve OF a, b, c: SIGNAL IS TRUE; -- 2 LE
--ATTRIBUTE noprune: BOOLEAN;
--ATTRIBUTE noprune OF a, b, c: SIGNAL IS TRUE; --3 LE
--ATTRIBUTE keep: BOOLEAN;
--ATTRIBUTE keep of a,b,c: SIGNAL IS TRUE;
BEGIN
PROCESS (clk)
BEGIN
IF (clk'EVENT AND clk='1') THEN
a <= x;
b <= x;
c <= x;
END IF;
END PROCESS;
y <= a AND b;
END ARCHITECTURE;
Após a compilação do código acima, observe o número de elementos lógicos obtidos, observe o Technology Map dos circuitos gerados e verifique a localização dos FFs no Chip Planner.
Fig 12. Technology Map do Circuito sem Attribute
Fig 13. Technology Map do Circuito com Attribute Preserve (or Keep)
Fig 14. Technology Map do Circuito com Attribute Noprune
- Group
- Alias
- Exemplo de uso no pacote numeric_std.vhd
function ADD_UNSIGNED (L, R: UNSIGNED; C: STD_LOGIC) return UNSIGNED is
constant L_LEFT: INTEGER := L'LENGTH-1;
alias XL: UNSIGNED(L_LEFT downto 0) is L;
alias XR: UNSIGNED(L_LEFT downto 0) is R;
variable RESULT: UNSIGNED(L_LEFT downto 0);
variable CBIT: STD_LOGIC := C;
begin
for I in 0 to L_LEFT loop
RESULT(I) := CBIT xor XL(I) xor XR(I);
CBIT := (CBIT and XL(I)) or (CBIT and XR(I)) or (XL(I) and XR(I));
end loop;
return RESULT;
end ADD_UNSIGNED;
- Exercício 4.17: Discussão de possibilidades de implementação
- Ver pag. 108 a 119, 140 a 142 de [2]
Unidade 4
- Aula 13 ()
- Código Concorrente.
- Uso de Operadores
- WHEN, SELECT;
- Exemplo 5.1 + 5.2 mux: com 3 tipos de arquiteturas (com operadores, com WHEN, com SELECT)
LIBRARY ieee;
USE ieee.std_logic_1164.all;
ENTITY mux IS
GENERIC (N: INTEGER :=8);
PORT (x0, x1, x2, x3: IN STD_LOGIC_VECTOR(N-1 DOWNTO 0);
sel: IN STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);
y: OUT STD_LOGIC_VECTOR(N-1 DOWNTO 0));
END mux;
-- Arquitetura para a implementação discreta através de portas AND e OR
ARCHITECTURE Operator_only OF mux IS
signal sel0_8: STD_LOGIC_VECTOR(N-1 DOWNTO 0);
signal sel1_8: STD_LOGIC_VECTOR(N-1 DOWNTO 0);
BEGIN
sel0_8 <= (OTHERS => sel(0));
sel1_8 <= (OTHERS => sel(1));
y <= (NOT sel1_8 AND NOT sel0_8 AND x0) OR
(NOT sel1_8 AND sel0_8 AND x1) OR
(sel1_8 AND NOT sel0_8 AND x2) OR
(sel1_8 AND sel0_8 AND x3);
END operators_only;
- Para selecionar uma entre várias arquiteturas para a mesma ENTITY use a CONFIGURATION.
CONFIGURATION which_mux OF mux IS
FOR Operator_only END FOR;
-- FOR with_WHEN END FOR;
-- FOR with_SELECT END FOR;
END CONFIGURATION;
- Ver pag. 121 a 127 de [2]
- Aula 14 ()
- Código Concorrente.
- Uso de GENERATE
label: FOR identificador IN faixa GENERATE
[Parte_Declarativa
BEGIN]
Instruções_concorrentes
...
END GENERATE [label];
</syntaxhighlight>
- Exemplo 5.4 - Decodificador genérico de endereços.
- Exemplo 5.5 - Instanciação de COMPONENTE com GENERATE.
- Ver pag. 127 a 134 de [2]
- Aula 15 ()
- Código Concorrente.
- Exemplo de uso de operadores e SELECT.
- Exemplo 5.3 - Unidade de Lógica e Aritmética (ALU).
- Alteração do código da ALU:
- Inclusão de um sinal que indica "erro" quando ocorre overflow/underflow nas operações de soma, incremento ou decremento.
- Inclusão de um circuito que satura o sinal no máximo positivo ou negativo nas situações de erro.
- Teste da ALU usando simulação funcional.
- Aula 16 ()
- Código Concorrente.
- Implementação de circuitos aritméticos com operadores.
- Para o uso dos operadores o mais adequado é utilizar o padrão industrial STD_LOGIC_VECTOR. Internamente os valores das portas devem ser convertidos ou para valores INTEGER ou para UNSIGNED/SIGNED. para tal é necessário utilizar a biblioteca numeric_std.
- Também é fundamental considerar a faixa de valores coberta por bits. Para tipos UNSIGNED a faixa é de até , enquanto que para SIGNED a faixa é de até . Assim com 3 bits é possível representar valores entre -4 até 3 com um tipo SIGNED e 0 até 7 com um tipo UNSIGNED.
- Para uso adequado dos operadores também é necessário considerar o tamanho (número de bits) requirido para o resultado em função do tamanho dos operandos.
- Para operações de "+" ou "-": O tamanho do resultado é igual ao tamanho do maior operando.
- Exemplo: r[7..0] = a[7..0] + b[4..0]; a -> 8 bits; b -> 5 bits então r -> 8 bits.
- Para a operações "*": O tamanho do resultado é igual a soma do tamanho dos dois operandos.
- Exemplo: r[12..0] = a[7..0] * b[4..0]; a -> 8 bits; b -> 5 bits então r -> 8+5 = 13 bits.
- Para "/": O tamanho do resultado é igual ao tamanho do numerador.
- Exemplo: r[5..0] = a[5..0] / b[8..0]; a -> 6 bits; b -> 9 bits então r -> 6 bits.
- No caso da operações de "*" e "/" não ocorre overflow, no entanto no caso da "+" e "-", o overflow pode ocorrer e precisa ser tratado. Isso pode ser feito acrescentando um bit adicional a saída para conter o overflow ou então sinalizar a sua ocorrência.
- Aula de exercícios:
- 5.3 - Porta AND e NAND Genérica.
- 5.4 - Gerador de Paridade Genérico.
- Aula 22 ()
- Código Concorrente.
- Aula de exercícios: Escreve um código VHDL genérico que implemente os seguintes circuitos:
- Ex1 - Conversor de Binário para Gray genérico;
Fig 16. código RTL do conversor binário para Gray
- Ex2 - Conversor de Gray para Binário genérico;
Fig 17. código RTL do conversor Gray para binário
- Ex3 - Utilizando os dois circuitos anteriores e um incrementador binário escreva um código VHDL que implemente um incrementador Gray;
Fig 18. código RTL do incrementador de código Gray
Fig 19. Simulação Funcional do incrementador de código Gray
- Ver também Código Gray;
Unidade 5
- Aula 20 ()
- Código Sequencial.
- Diferenças entre código concorrente e sequencial <=> circuitos combinacional e sequencial
- Diferenças entre os objetos SIGNAL e VARIABLE
- Tipos de elementos de memória: Latch x Flip-flop
- Latch D
- Flip-flop tipo D com reset assíncrono e com reset (clear) síncrono
- Seção de código sequencial PROCESS: lista de sensibilidade
[rótulo:] PROCESS [(lista_de_sensibilidade)] [IS]
[parte_declarativa]
BEGIN
afirmação_sequencial;
afirmação_sequencial;
...
END PROCESS [rótulo];
- Instrução IF
[rótulo:] IF condição THEN
afirmação_sequencial;
afirmação_sequencial;
...
ELSIF condição THEN
afirmação_sequencial;
afirmação_sequencial;
...
ELSE
afirmação_sequencial;
afirmação_sequencial;
...
END IF [rótulo];
- Exemplos: DFFs with Reset and Clear (Variação Ex 6.1), Basic Counter (Ex. 6.2), Shift Register (Ex. 6.3)
- Instrução WAIT: WAIT UNTIL, WAIT FOR (simulação apenas), WAIT ON (não implementada no Quartus II).
- Algumas instruções de WAIT serão utilizadas na criação de TestBench em VHDL para a simulação com o MODELSIM.
- Recomenda-se utilizar a lista de sensibilidade do PROCESS e a instrução IF no lugar do WAIT.
- Ver pag. 161 a 160 de [2]
- Aula 21 ()
- Código Sequencial.
- Instruções do tipo LOOP: LOOP incondicional, FOR-LOOP, WHILE-LOOP, NEXT, EXIT
- LOOP incondicional:
[rótulo:] LOOP
afirmação_sequencial;
afirmação_sequencial;
...
END LOOP [rótulo];
- FOR-LOOP:
[rótulo:] FOR identificador IN faixa LOOP
afirmação_sequencial;
afirmação_sequencial;
...
END LOOP [rótulo];
- WHILE-LOOP:
[rótulo:] WHILE condição LOOP -- Executa as "afirmações enquanto a "condição" for verdadeira
afirmação_sequencial;
afirmação_sequencial;
...
END LOOP [rótulo];
- LOOP com EXIT:
[rótulo:] [FOR identificador IN faixa] LOOP
afirmação_sequencial;
EXIT [rótulo] [WHEN condição]; -- Se a "condição" é verdadeira, termina o "LOOP"
afirmação_sequencial;
...
END LOOP [rótulo];
- LOOP com NEXT:
[rótulo:] [FOR identificador IN faixa] LOOP
afirmação_sequencial;
NEXT [rótulo] [WHEN condição]; -- Se a "condição" é verdadeira, não executa as linhas até a linha "END LOOP"
-- e incrementa o "identificador".
afirmação_sequencial;
...
END LOOP [rótulo];
- Exemplos: Carry-Ripple Adder (FOR-LOOP) (Ex 6.4),
- Ver pag. 161 a 164 de [2]
- Aula 22 ()
- Código Sequencial.
- Instrução CASE
[rótulo:] CASE expressão IS
WHEN valor => atribuições; -- valor único
...
WHEN valor1 | valor2 | ... | valorN => atribuições; -- lista de valores
...
WHEN valor1 TO valor2 => atribuições; -- faixa de valores
...
END CASE;
- Exemplos:
- Leading Zeros (LOOP com EXIT) (Ex 6.5)
- Contador de 0 a 9 segundos com saída SSD (Ex 6.6)
- Projeto ruim com CASE incompleto (Ex. 6.7)
- Exercícios do Capitulo 6
- Ver pag. 164 a 176 de [2]
- Aula 23 ()
- Código Sequencial.
- Exercícios do Capítulo 6.
- Aula 24 ()
- Código Sequencial.
- Projeto de relógio HH:MM:SS com conversor para 7 segmentos. Implementar um relógio usando contador de 0 a 9 (BCD). Para implementar o relógio use PROCESS separados para implementar a hora, o minuto e o segundo. O relógio deve contar de 00:00:00 até 23:59:59. Os mostradores de 7 segmentos devem ativados por um PROCESS que converte o número 0 a 9 em bits do código SSD.
- Ver as limitações do QSIM na simulação de sistemas com longa duração.
- Apreender o uso do simulador Modelsim
- Implementar o relógio no kit DE2-115.
Unidade 6
- Aula 26 ()
- Projeto a nível de Sistema.
- O PACKAGE e PACKAGE BODY: onde declarar e como usar.
- O COMPONENT: declaração (cópia da ENTITY) e instanciação.
- Associação dos nomes das portas aos sinais. PORT -> PORT MAP:
- Mapeamento por posição e nominal.
- Métodos de declaração de COMPONENT.
- Exemplo: Registrador Circular Ex. 8.2
- Ver pag. 201 a 208 de [2]
- Aula 27 ()
- Projeto a nível de Sistema.
- Criação de COMPONENT redimensionáveis. GENERIC -> GENERIC MAP
- Exemplo: Porta E com N entradas.
- Exemplo: Detector de Paridade Ex. 8.3
- Instanciação de COMPONENT com GENERATE.
- Exemplo: Registrador de deslocamento M x N Ex. 8.4
- Ver pag. 208 a 213 de [2]
- Aula 28 ()
- Projeto a nível de Sistema.
- Uso da instrução CONFIGURATION.
- Ligação direta: ARCHITECTURE-ENTITY.
- Ligação da instanciação dos componentes: COMPONENT-ENTITY(ARCHITECTURE).
- Exercício 28.1: Inserir as duas soluções de ARCHITECTURE do exercício EX 6.10 (Timer de dois digitos) em uma única ENTITY. Utilizar CONFIGURATION para fazer a ligação com a arquitetura desejada.
entity counter60seg is
generic (fclk: integer := 2); -- valor usado para simulação.
-- generic (fclk: integer := 50_000_000); -- valor usado para implementação com clk de 50 MHz.
port (
clk, rst : in std_logic;
ssd_un, ssd_dz: out std_logic_vector(6 downto 0));
end entity ;
architecture version1 of counter60seg is
-- Versão proposta por Gabriel Cantu (processo único)
...
begin
...
end architecture ;
architecture version2 of counter60seg is
-- Versão proposta por Gustavo Constante (5 processos)
...
begin
...
end architecture ;
configuration counter60seg_cfg of counter60seg is
for version1 end for;
-- for version2 end for;
end configuration;
- Exercício 28.2: Componentização do circuito conversor de binário para display de sete segmentos. Também modifique a descrição vhdl de modo que a interface dos componentes sejam do tipo std_logic ou std_logic_vector.
entity bin2ssd is
port (
bin: in std_logic_vector(3 downto 0);
ssd: out std_logic_vector(6 downto 0));
end entity ;
architecture with_case of bin2ssd is
...
begin
...
end architecture ;
- Aula 29 ()
- Projeto a nível de Sistema.
FUNCTION e PROCEDURE (são chamados de subprogramas), e podem ser construidos em um PACKAGE, ENTITY, ARCHITECTURE, ou PROCESS.
A instrução ASSERT é útil para verificar as entradas de um subprograma. Seu propósito não é criar circuito, mas assegurar que certos requisitos são atendidos durante a sintese e/ou simulação. Pode ser condicional ou incondicional (condição_booleana = FALSE). A sintaxe da instrução é:
[rótulo:] assert condição_booleana
[report mensagem]
[severity nivel_severidade];
A mensagem pode ser criada usando STRINGs que podem ser concatenadas.
O nível de severidade pode ser NOTE (para passar informação para o compilador/simulator), WARNING (para informar que algo não usual ocorreu), ERROR (para informar que alguma condição não usual "sério" ocorreu), ou FAILURE (para informar que uma condição não aceitável ocorreu). Normalmente o compilador para quando ocorre um ERROR ou FAILURE. NOTE é o valor "default".
- A FUNCTION: declaração, uso, mapeamento posicional x nominal, PURE x IMPURE.
function nome_funçao (lista_parametros_entrada) return tipo_saida is
declarações
begin
afirmações sequenciais
end function;
- Uso de FUNCTION e ASSERT.
- Exemplo: Declaração em ARCHITECTURE Ex.9.1
- Exemplo: Declaração em PACKAGE Ex. 9.2
- Exemplo: Declaração em ENTITY Ex. 9.3
Abaixo segue um exemplo de cálculo do log2 de um número inteiro. Pode ser usado para determinar o número de bits necessário para um número natural.
function log2c (n : integer) return integer is
variable m , p : integer;
begin
m := 0;
p : = 1;
while p < n loop
m : = m + 1;
p := p * 2;
end loop;
return m;
end log2c;
- Aula 31 ()
-
- Uso de PROCEDURE.
procedure nome_procedimento (lista_parametros_entrada, lista_parametros_saída) is
declarações
begin
afirmações sequenciais
end procedure;
- Exemplo: min_max Ex.9.4
- Exercícios: 9.1 a 9.4, 9.6 a 9.9
- Ver pag. 213 a 239 de [2])
- Aula 32 ()
-
- Uso de FUNCTION e PROCEDURE.
- Exercícios: 9.1 a 9.4, 9.6 a 9.9
Unidade 7
- Aula 33 (29 Mai)
- Simulação usando testbench em VHDL com o ModelSim.
- Ver o tutorial [6]
- Para usar o ModelSim 10.1d na CLOUD-IFSC(191.36.8.33) abra um terminal e digite:
/opt/altera/13.0sp1/modelsim_ae/bin/vsim
- ou
vsim
- Para usar o ModelSim 10.1d nos Laboratórios do IFSC campus São José abra um terminal e digite:
/opt/altera/13.0/quartus/modelsim_ae/linux/vsim
- Ler também Using ModelSim to Simulate Logic Circuits in VHDL Designs
- Ver também Performing a Functional Simulation with the ModelSim-Altera Software, e Performing a Timing Simulation with the ModelSim-Altera Software.
- Seguindo o tutorial da ALTERA para o MODELSIM - exemplo de um somador serial de 8 bits (projeto hierárquico com componentes: shift register, full adder e FSM)
ATUAL
Avaliações
- Avaliação A1 - Unidade 2 a 4 (17/04/2017) - Local: Lab Redes II.
- Avaliação A2 - Unidade 5 a 7 (XX/XX/2017) - Local: Lab Redes II.
- As avaliações A1 e A2 são com consulta apenas as folhas de consulta entregues VHDL QUICK REFERENCE CARD e VHDL 1164 PACKAGES QUICK REFERENCE CARD. Dica use também como fonte de consulta os templates do Quartus.
- Recuperação R1-2 - Unidade 2 a 7 (XX/XX/2017) - Local: Lab Redes I.
- Ao final das avaliações o aluno deverá enviar para o email moecke AT ifsc.edu.br com os arquivos solicitados.
- Entrega dos Atividades Extraclasse ao longo do semestre AE1 a AE(N-1). Os prazos serão indicados aqui na Wiki
- Projeto Final APF (XX/XX/2017).
ESTUDOS SEM ENTREGA DE DOCUMENTAÇÃO
Os exemplos e exercícios essenciais estão destacados em negrito na listagens abaixo.
EL1 - Resolução dos exercícios do Cap 2
- Resolva os exercícios do capítulo 2 (1, 2, 3) pag. 28 a 30
- Exercise 2.1
- Multiplexer:
- Complete o código VHDL abaixo para que ele seja correspondente a um multiplexador que selecione a entrada A quando sel ="01", B quando sel ="10", coloque "0...0" na saída quando sel ="00" e mantenha a saída em alta impedância "Z...Z" quando sel="11".
- Compile o código e em seguida faça a simulação, para verificar se o circuito funciona conforme
especificado.
- Anote as mensagens de warning do compilador.
---------------------------------------
-- File: mux.vdh
---------------------------------------
-- Declaração das Bibliotecas e Pacotes
--
LIBRARY ieee;
USE _________________________ ;
---------------------------------------
-- Especificação das entradas e saídas e nome da ENTITY
ENTITY mux IS
PORT (
__ , __ : ___ STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0);
sel : IN ____________________________ ;
___ : OUT STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0));
END _____ ;
---------------------------------------
ARCHITECTURE example OF _____ IS
BEGIN
PROCESS (a, b, ____ )
BEGIN
IF (sel = "00") THEN
c <= "00000000";
ELSIF (__________) THEN
c <= a;
_____ (sel = "10") THEN
c <= __;
ELSE
c <= (OTHERS => '__');
END ___ ;
END _________ ;
END _________ ;
---------------------------------------
EL2 - Conversor de Binário para BCD
- Considere um número decimal entre 0000 e 9999. Usando operadores predefinidos, obtenha na saída os digitos decimais separados.
- Escreva o código VHDL e analise o número de elementos lógicos necessários.
- Faça a simulação funcional do circuito.
Fig. 20 - Simulação da conversão de binário para BCD
- Compare sua implementação com os outros estudantes e analise as diferenças, observe o código RTL, o número de elementos lógicos e também o tempo de propagação.
- Para separar os dígitos decimais do número de entrada pense nos operadores de "+", "-", "*", "/", "REM" e "MOD".
- Para facilitar os testes e a troca de informações entre as equipes, a ENTITY deverá ter o seguinte formato:
entity bin2bcd is
port (
X_bin : in std_logic_vector(13 downto 0); -- 0000 a 9999
M_bcd : out std_logic_vector(3 downto 0); -- Milhar
C_bcd : out std_logic_vector(3 downto 0); -- Centena
D_bcd : out std_logic_vector(3 downto 0); -- Dezena
U_bcd : out std_logic_vector(3 downto 0)); -- Unidade
end entity;
architecture example of bin2bcd is
--declaração de sinais auxiliares
begin
--descrição do hardware
end architecture;
- Note que com X_bin 14 bits é possível representar números sem sinal entre 0 e . No entanto, os testes devem ser limitados a números entre 0000 e 9990, pois não há especificação para valores maiores que 9999.
- Existe um algoritmo Double Dabble que possibilita fazer essa conversão com menos hardware.
- Dica para converter de INTEGER para STD_LOGIC_VECTOR de 4 bits.
M_bcd <= std_logic_vector(to_unsigned(M,4));
EL3 - Resolução dos exercícios do Cap 3
- Resolva os exercícios do capítulo 3 (1, 2, 9, 11, 12, 13, 14-17, 18, 20, 22, 23-30) pag. 81 a 89
EL4 - Resolução dos exercícios do Cap 4
- Resolva os exercícios do capítulo 4 (4-8, 9, 10-11, 13, 15-16, 17 ) pag. 115 a 120
EL5 - Resolução dos exercícios do Cap 5
- Resolva os exercícios do capítulo 5 (1, 2, 3, 4, 6, 7, 8-9, 10-11, 14-16, 17-18, 19 ) pag. 144 a 150
EL6 - Resolução dos exercícios do Cap 6
- Resolva os exercícios do capítulo 6 (1, 2, 3-4, 5, 6-7, 9*, 10-11, 12*, 13*, 14, 15) pag. 172 a 176.
EL7 - Resolução dos exercícios do Cap 8
- Resolva os exercícios da capítulo 8 (1-7, 9*) pag. 219 a 220.
Referências Bibliográficas:
- ↑ 1,0 1,1 1,2 PEDRONI, Volnei A. Eletrônica digital moderna e VHDL; 1ª ed. Rio de Janeiro:Elsevier, 2010. 619p. . ISBN 9788535234657
- ↑ 2,00 2,01 2,02 2,03 2,04 2,05 2,06 2,07 2,08 2,09 2,10 2,11 2,12 2,13 2,14 2,15 2,16 PEDRONI, Volnei A. Circuit Design and Simulation with VHDL; 2ª ed. Massachusetts-EUA:MIT, 2010. 608 p. ISBN 9780262014335