Mudanças entre as edições de "DLP29006-Engtelecom(2019-1) - Prof. Marcos Moecke"
(90 revisões intermediárias por 2 usuários não estão sendo mostradas) | |||
Linha 1: | Linha 1: | ||
{{DivulgueEngtelecom}} | {{DivulgueEngtelecom}} | ||
==Registro on-line das aulas== | ==Registro on-line das aulas== | ||
− | {{collapse top | + | {{collapse top| Unidade 1 - Introdução a disciplina}} |
===Unidade 1 - Introdução a disciplina=== | ===Unidade 1 - Introdução a disciplina=== | ||
* 2 AULAS | * 2 AULAS | ||
Linha 72: | Linha 72: | ||
{{collapse bottom}} | {{collapse bottom}} | ||
− | {{collapse top| | + | {{collapse top| Unidade 2 - Introdução ao VHDL e ambienta EDA - QUARTUS}} |
===Unidade 2 - Introdução ao VHDL e ambienta EDA - QUARTUS=== | ===Unidade 2 - Introdução ao VHDL e ambienta EDA - QUARTUS=== | ||
Linha 169: | Linha 169: | ||
<center>[[Arquivo:ChipPlanner_Ex2_2_Pedronib.png| 400 px]]</center> | <center>[[Arquivo:ChipPlanner_Ex2_2_Pedronib.png| 400 px]]</center> | ||
<center> Figura 2.4 - Chip Planner do Exemplo 2.2 </center> | <center> Figura 2.4 - Chip Planner do Exemplo 2.2 </center> | ||
− | |||
− | ;Aula 4 ( | + | ;Aula 4 (18 fev): |
* Uso de alguns sites auxiliares para a programação em VHDL: | * Uso de alguns sites auxiliares para a programação em VHDL: | ||
:*[[Preparando para gravar o circuito lógico no FPGA]] | :*[[Preparando para gravar o circuito lógico no FPGA]] | ||
:*[[Palavras reservadas do VHDL]] | :*[[Palavras reservadas do VHDL]] | ||
:*[http://g2384.github.io/work/VHDLformatter.html VHDL Beautifier, Formatter] - para formatar automaticamente um código VHDL. | :*[http://g2384.github.io/work/VHDLformatter.html VHDL Beautifier, Formatter] - para formatar automaticamente um código VHDL. | ||
+ | :*[[Media:Quartus_II_Simulation.pdf | Tutorial do QSIM - Introduction to Simulation of VHDL Designs]] da ALTERA. | ||
*Exemplo de um contador em VHDL. [https://en.wikipedia.org/wiki/VHDL#Example:_a_counter COUNTER] na página de VHDL da Wikipedia. | *Exemplo de um contador em VHDL. [https://en.wikipedia.org/wiki/VHDL#Example:_a_counter COUNTER] na página de VHDL da Wikipedia. | ||
:* Objetivos: Copiar e colar o código no Quartus; diferença entre analise e síntese e compilação; observar o RTL (usar UNGROUP); simulação funcional e simulação temporal; observar os atrasos de propagação na simulação temporal. | :* Objetivos: Copiar e colar o código no Quartus; diferença entre analise e síntese e compilação; observar o RTL (usar UNGROUP); simulação funcional e simulação temporal; observar os atrasos de propagação na simulação temporal. | ||
Linha 195: | Linha 195: | ||
:*Library '''ieee''' | :*Library '''ieee''' | ||
− | :: O Package '''std_logic_1164''' define os tipos de dados STD_ULOGIC e STD_LOGIC. | + | :: O Package '''[[Std logic 1164.vhd | std_logic_1164]]''' define os tipos de dados STD_ULOGIC e STD_LOGIC. |
− | :: O Package '''numeric_std''' define os tipos de dados SIGNED e UNSIGNED e seus operadores considerando o tipo STD_LOGIC como base. | + | :: O Package '''[[Numeric std.vhd | numeric_std]]''' define os tipos de dados SIGNED e UNSIGNED e seus operadores considerando o tipo STD_LOGIC como base. |
:: O Package '''numeric_bit''' define os tipos de dados SIGNED e UNSIGNED e seus operadores considerando o tipo BIT como base. | :: O Package '''numeric_bit''' define os tipos de dados SIGNED e UNSIGNED e seus operadores considerando o tipo BIT como base. | ||
:: O Package '''numeric_std_unsigned''' introduz operadores sobre o tipo STD_LOGIC_VECTOR, considerando os como números sem sinal. | :: O Package '''numeric_std_unsigned''' introduz operadores sobre o tipo STD_LOGIC_VECTOR, considerando os como números sem sinal. | ||
Linha 203: | Linha 203: | ||
:: O Package '''float_pkg''' (e pacotes associados) definem o tipo de ponto flutuante (FLOAT) e seus operadores. | :: O Package '''float_pkg''' (e pacotes associados) definem o tipo de ponto flutuante (FLOAT) e seus operadores. | ||
:* Pacotes não padronizados ('''NÃO UTILIZAR''') | :* Pacotes não padronizados ('''NÃO UTILIZAR''') | ||
− | : O Package std_logic_arith define os tipos de dados SIGNED e UNSIGNED e seus operadores. Deve ser sempre substituído por pelo pacote padrão equivalente numeric_std. (disponível da Mentor e Synopsys) | + | : O Package [[Std logic arith.vhd | std_logic_arith]] define os tipos de dados SIGNED e UNSIGNED e seus operadores. Deve ser sempre substituído por pelo pacote padrão equivalente numeric_std. (disponível da Mentor e Synopsys) |
− | : O Package std_logic_unsigned é semelhante ao numeric_std_unsigned. (disponível da Synopsys) | + | : O Package [[Std logic unsigned.vdh | std_logic_unsigned]] é semelhante ao numeric_std_unsigned. (disponível da Synopsys) |
: O Package std_logic_signed é semelhante ao acima operando sobre números com sinal. (disponível da Synopsys) | : O Package std_logic_signed é semelhante ao acima operando sobre números com sinal. (disponível da Synopsys) | ||
Linha 231: | Linha 231: | ||
ls /opt/altera/16.0/quartus/libraries/vhdl/ieee/2008 | ls /opt/altera/16.0/quartus/libraries/vhdl/ieee/2008 | ||
− | + | ;Aula 5 (22 fev): | |
− | ;Aula 5 ( | ||
* Introdução ao VHDL e ambienta EDA - QUARTUS | * Introdução ao VHDL e ambienta EDA - QUARTUS | ||
* Estrutura do código VHDL | * Estrutura do código VHDL | ||
Linha 252: | Linha 251: | ||
− | ;Aula 6 ( | + | ;Aula 6 (25 fev): |
:* Exemplo 2.3 (VHDL e QSIM) - programação de um circuito somador com registrador | :* Exemplo 2.3 (VHDL e QSIM) - programação de um circuito somador com registrador | ||
:: Realizar as simulações funcional e temporal do circuito | :: Realizar as simulações funcional e temporal do circuito | ||
Linha 287: | Linha 286: | ||
<center> Figura 2.8 - Código RTL do Exemplo 2.3 </center> | <center> Figura 2.8 - Código RTL do Exemplo 2.3 </center> | ||
+ | Note que na simulação funcional a mudança da saída Q ocorre no instante em que ocorre a borda de subida do clock ou no momento do reset. No entanto, no caso da simulação com timing, existe um atraso nestas mudanças. | ||
+ | |||
+ | ''IMPORTANTE:'' Na prática normalmente não é necessário fazer a simulação temporal, pois através do Time Quest Report é possivel verificar se o circuito atende as restrições de tempo. | ||
+ | * Para definir as restrições de tempo do clock por exemplo, pode ser adicionado um arquivo .sdc ao projeto definindo a frequencia do clock esperada através da seguinte linha: | ||
+ | |||
+ | create_clock -name CLK50MHz -period 50MHz [get_ports {*}] | ||
::ver [[Media:Quartus_II_Simulation.pdf | Tutorial do QSIM - Introduction to Simulation of VHDL Designs]] da ALTERA. | ::ver [[Media:Quartus_II_Simulation.pdf | Tutorial do QSIM - Introduction to Simulation of VHDL Designs]] da ALTERA. | ||
::Ver pag. 3 a 24 de <ref name="PEDRONI2010b"> PEDRONI, Volnei A. '''Circuit Design and Simulation with VHDL'''; 2ª ed. Massachusetts-EUA:MIT, 2010. 608 p. ISBN 9780262014335 </ref> | ::Ver pag. 3 a 24 de <ref name="PEDRONI2010b"> PEDRONI, Volnei A. '''Circuit Design and Simulation with VHDL'''; 2ª ed. Massachusetts-EUA:MIT, 2010. 608 p. ISBN 9780262014335 </ref> | ||
− | + | ||
{{collapse bottom}} | {{collapse bottom}} | ||
{{collapse top | Unidade 3 - Tipos de Dados e Operadores em VHDL}} | {{collapse top | Unidade 3 - Tipos de Dados e Operadores em VHDL}} | ||
− | |||
===Unidade 3 - Tipos de Dados e Operadores em VHDL=== | ===Unidade 3 - Tipos de Dados e Operadores em VHDL=== | ||
* 7 AULAS | * 7 AULAS | ||
− | < | + | ;Aula 7 (28 fev): |
− | + | *Comentários no código (duplo traço --) | |
+ | -- Isso eh uma linha de comentario | ||
+ | y <= a * b ; --o sinal y recebe o resultado da multiplicacao a x b | ||
+ | *Representação de números e caracteres em VHDL. | ||
+ | :*Caracteres | ||
+ | caracter: 'A' 'x' '#' (com aspas simples) | ||
+ | string de caracteres: "IFSC" "teste" "teste123" | ||
+ | |||
+ | :*Números em geral | ||
+ | bit único: '0' '1' 'Z' (com aspas simples) | ||
+ | vetor de bits: "0110" "101001Z" (com aspas duplas) | ||
+ | vetor de 1 bit: "0" "1" (com aspas duplas) | ||
+ | inteiros: 5 1101 1102 (sem aspas) | ||
+ | |||
+ | :*Números binários: | ||
+ | 0 -> '0' | ||
+ | 7 -> "0111" ou b"0111" ou B"0111" | ||
+ | 1023 -> "001111111111" ou b"1111111111" ou B"1111111111" | ||
+ | |||
+ | :*Números octais: | ||
+ | 44 -> 5*8^1 + 4*8^0 -> O"54" ou o"54" | ||
+ | 1023 -> 1*8^3 + 7*8^2 + 7*8^1 + 7*8^0 -> o"1777" 8#1777# | ||
+ | |||
+ | :*Números Hexadecimais: | ||
+ | 1023 -> 3*16^2 + 15*16^1 + 15*16^0 = X"3FF" ou x"3FF" 16#3FF# | ||
+ | |||
+ | :*Números decimais: | ||
+ | 1023 -> 1023 ou 1_023 | ||
+ | 1000 -> 1000 ou 1_000 ou 1E3 | ||
+ | |||
+ | :*Números em outras bases (de 2 a 16) | ||
+ | 5#320# (3*5^2 + 2*5^1 + 0*5^0) -> 85 | ||
+ | 3#201#E4 (2*3^2+0*3^1+1*3^0)*3^4 -> 1539 | ||
+ | |||
*Tipos de Dados em VHDL. | *Tipos de Dados em VHDL. | ||
:*Objetos de VHDL: CONSTANT, SIGNAL, VARIABLE, FILE. | :*Objetos de VHDL: CONSTANT, SIGNAL, VARIABLE, FILE. | ||
Linha 305: | Linha 342: | ||
::* '''ATENÇÃO!!! Não use as bibliotecas que não são padrão (''std_logic_arith, std_logic_unsigned, std_logic_signed''''') | ::* '''ATENÇÃO!!! Não use as bibliotecas que não são padrão (''std_logic_arith, std_logic_unsigned, std_logic_signed''''') | ||
::* Ler e guardar a página sobre [[Aritmética com vetores em VDHL]] | ::* Ler e guardar a página sobre [[Aritmética com vetores em VDHL]] | ||
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− | + | * Classificação dos tipos de dados. | |
− | + | :* Tipos de dados: BIT, BIT_VECTOR, BOOLEAN, INTEGER, NATURAL, POSITIVE, CHARACTER, STRING, STD_(U)LOGIG, STD_(U)LOGIG_VECTOR | |
− | |||
− | |||
− | + | <syntaxhighlight lang=vhdl> | |
− | + | package standard is | |
− | + | type boolean is (false,true); | |
+ | type bit is ('0', '1'); | ||
+ | type severity_level is (note, warning, error, failure); | ||
+ | type integer is range -2147483647 to 2147483647; | ||
+ | type real is range -1.0E308 to 1.0E308; | ||
+ | type time is range -2147483648 to 2147483647 | ||
+ | units | ||
+ | fs; | ||
+ | ps = 1000 fs; | ||
+ | ns = 1000 ps; | ||
+ | us = 1000 ns; | ||
+ | ms = 1000 us; | ||
+ | sec = 1000 ms; | ||
+ | min = 60 sec; | ||
+ | hr = 60 min; | ||
+ | end units; | ||
+ | subtype natural is integer range 0 to integer'high; | ||
+ | subtype positive is integer range 1 to integer'high; | ||
+ | type string is array (positive range <>) of character; | ||
+ | type bit_vector is array (natural range <>) of bit; | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
− | -- | + | <syntaxhighlight lang=vhdl> |
− | -- | + | PACKAGE std_logic_1164 IS |
− | -- | + | TYPE std_ulogic IS ( 'U', -- Uninitialized |
+ | 'X', -- Forcing Unknown | ||
+ | '0', -- Forcing 0 | ||
+ | '1', -- Forcing 1 | ||
+ | 'Z', -- High Impedance | ||
+ | 'W', -- Weak Unknown | ||
+ | 'L', -- Weak 0 | ||
+ | 'H', -- Weak 1 | ||
+ | '-' -- Don't care | ||
+ | ); | ||
+ | TYPE std_ulogic_vector IS ARRAY ( NATURAL RANGE <> ) OF std_ulogic; | ||
+ | SUBTYPE std_logic IS resolved std_ulogic; | ||
+ | TYPE std_logic_vector IS ARRAY ( NATURAL RANGE <>) OF std_logic; | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
− | + | :* Resumo dos Tipos predefinidos. | |
− | - | + | {| class="wikitable sortable" border="1" cellpadding="3" cellspacing="0" style="text-align:left; font-size:100%" bgcolor="#efefef" |
− | + | ! scope="col" width=15% align="left"| Tipo de Dado | |
− | + | ! scope="col" width=10% align="left"| Package | |
− | + | ! scope="col" width=7% align="left"| Library | |
− | + | ! scope="col" width=50% align="left"| Valores | |
− | + | ! scope="col" width=15% align="left"| Observações | |
− | + | |- | |
− | + | | BOOLEAN || standard || std || TRUE e FALSE || sintetizável | |
− | + | |- | |
− | + | | BIT || standard || std || valores '0', '1' || sintetizável | |
− | + | |- | |
− | + | | INTEGER || standard || std || números inteiros de 32 bits [de -2^31 até + (2^31 - 1)] || sintetizável | |
− | + | |- | |
− | + | | NATURAL || standard || std || números inteiros não negativos [de 0 até + (2^31 - 1)] || sintetizável | |
− | + | |- | |
− | + | | POSITIVE || standard || std || números inteiros positivos [de 1 até + (2^31 - 1)] || sintetizável | |
− | + | |- | |
− | + | | BOOLEAN_VECTOR || standard (2008) || std || vetor de BOOLEAN || sintetizável | |
− | + | |- | |
− | + | | BIT_VECTOR || standard || std || vetor de BIT || sintetizável | |
− | + | |- | |
− | + | | INTEGER_VECTOR || standard || std || vetor de INTEGER || sintetizável | |
− | + | |- | |
− | + | | REAL || standard || std || números reais [de -1.0E-38 até + 1.0E-38] || simulação | |
− | + | |- | |
− | + | | CHARACTER || standard || std || caracteres ASCII || | |
− | + | |- | |
− | + | | STRING || standard || std || vetor de CHARACTER || | |
− | + | |- | |
− | + | | STD_LOGIC || std_logic_1164 || ieee || valores 'U', 'X', '0', '1', 'Z', 'W', 'L', 'H', '-' || sintetizável | |
− | + | |- | |
− | + | | STD_LOGIC_VECTOR || std_logic_1164 || ieee || vetor de STD_LOGIC || sintetizável | |
− | + | |- | |
− | + | | SIGNED || numeric_std || ieee || STD_LOGIC_VECTOR que aceitam operações aritméticas com sinal|| sintetizável | |
− | + | |- | |
− | + | | UNSIGNED || numeric_std || ieee || STD_LOGIC_VECTOR que aceitam operações aritméticas || sintetizável | |
− | + | |- | |
− | + | | SIGNED || numeric_bit || ieee || BIT_VECTOR que aceitam operações aritméticas com sinal || sintetizável | |
− | + | |- | |
− | + | | UNSIGNED || numeric_bit || ieee || BIT_VECTOR que aceitam operações aritméticas || sintetizável | |
− | + | |- | |
− | + | | SIGNED || std_logic_arith || ieee || STD_LOGIC_VECTOR que aceitam operações aritméticas com sinal || sintetizável (não é padrão) | |
− | + | |- | |
− | + | | UNSIGNED || std_logic_arith || ieee || STD_LOGIC_VECTOR que aceitam operações aritméticas || sintetizável (não é padrão) | |
− | + | |- | |
+ | | UFIXED || fixed_pkg + (2008) || ieee || números de ponto fixo sem sinal|| sintetizável | ||
+ | |- | ||
+ | | SFIXED || fixed_pkg + (2008) || ieee || números de ponto fixo com sinal|| sintetizável | ||
+ | |- | ||
+ | | FLOAT || float_pkg + (2008) || ieee || Números de ponto flutuante || sintetizável | ||
+ | |} | ||
+ | |||
+ | :* Tipos de dados predefinidos: FIXED e FLOAT (apenas conhecer) | ||
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− | ::* Exemplo 3.1 Buffer Tri-state | + | :: Ver pag. 39 a 54 de <ref name="PEDRONI2010b"/> |
− | + | ||
− | + | ;Aula 8 (1 mar): | |
+ | *Tipos de Dados em VHDL (continuação) | ||
+ | :* Exemplo 3.1 Buffer Tri-state | ||
+ | {{collapse top | Buffer tri_state}} | ||
+ | <syntaxhighlight lang=vhdl> | ||
+ | library ieee; | ||
+ | use ieee.std_logic_1164.all; | ||
− | : | + | entity tri_state is |
− | :: | + | generic (N: NATURAL := 1); |
+ | port | ||
+ | ( | ||
+ | input : in std_logic_vector(N-1 downto 0); | ||
+ | ena : in std_logic; | ||
+ | output : out std_logic_vector(N-1 downto 0); | ||
+ | ); | ||
+ | end entity; | ||
+ | architecture tri_state of tri_state is | ||
+ | begin | ||
+ | output <= input when ena = '1' else "Z"; | ||
+ | end architecture; | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | {{collapse bottom}} | ||
− | + | :: '''Importante''': O terceiro estado 'Z' só pode ser usado em saídas, e a sua realização nos FPGAs só ocorre nos nós de I/O. | |
− | : | ||
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− | |||
+ | :* Exemplo 3.2 Circuito com Saida "don't care" | ||
+ | |||
+ | {{collapse top | Saída don't care}} | ||
+ | <syntaxhighlight lang=vhdl> | ||
+ | library ieee; | ||
+ | use ieee.std_logic_1164.all; | ||
+ | |||
+ | entity Ex3_2 is | ||
+ | port | ||
+ | ( | ||
+ | x : in STD_LOGIC_VECTOR(1 downto 0); | ||
+ | y : out STD_LOGIC_VECTOR(1 downto 0) | ||
+ | ); | ||
+ | end entity; | ||
+ | |||
+ | architecture un3 of Ex3_2 is | ||
+ | begin | ||
+ | y <= "00" when x = "00" else | ||
+ | "01" when x = "10" else | ||
+ | "10" when x = "01" else | ||
+ | "--"; | ||
+ | end architecture; | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | {{collapse bottom}} | ||
+ | |||
+ | :* Tipos de dados: SIGNED e UNSIGNED | ||
+ | |||
+ | :* Exemplo 3.3 Multiplicador de 4x4 bits (UN)SIGNED e INTEGER | ||
+ | |||
+ | {{collapse top | Código Multiplicador}} | ||
+ | <syntaxhighlight lang=vhdl> | ||
+ | --LIBRARY ieee; | ||
+ | --USE ieee.numeric_std.all; | ||
+ | |||
+ | ENTITY multiplicador4x4 IS | ||
+ | -- multiplicador usando UNSIGNED | ||
+ | -- PORT (a, b: IN UNSIGNED(3 DOWNTO 0); -- min(a) = 0; max(a) = 15 <- 4 bits | ||
+ | -- y: OUT UNSIGNED(7 DOWNTO 0)); -- min(a*b) = 0, max(a*b) = 225 -> 8 bits | ||
+ | |||
+ | -- multiplicador usando SIGNED | ||
+ | -- PORT (a, b: IN SIGNED(3 DOWNTO 0); -- min(a) = -8; max(a) = 7 <- 4 bits | ||
+ | -- y: OUT SIGNED(7 DOWNTO 0)); -- min(a*b) = -56, max(a*b) = 64 -> 8 bits | ||
+ | -- multiplicador usando INTEGER (positivos) | ||
+ | -- PORT (a, b: IN INTEGER RANGE 0 TO 15; -- min(a) = 0; max(a) = 15 -> 4 bits | ||
+ | -- y: OUT INTEGER RANGE 0 TO 225); -- min(a*b) = 0, max(a*b) = 225 -> 8 bits | ||
+ | |||
+ | -- multiplicador usando INTEGER (positivos e negativos) | ||
+ | -- PORT (a, b: IN INTEGER RANGE -8 TO 7; -- min(a) = -8; max(a) = 7 -> 4 bits | ||
+ | -- y: OUT INTEGER RANGE -56 TO 64); -- min(a*b) = -56, max(a*b) = 64 -> 8 bits | ||
+ | END ENTITY; | ||
+ | |||
+ | ARCHITECTURE v1 OF multiplicador4x4 IS | ||
+ | BEGIN | ||
+ | y <= a * b; | ||
+ | END ARCHITECTURE; | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | *Observar o número de elementos lógicos, bits usados para representar as entradas e saídas. | ||
+ | *Observar o código RTL obtido. | ||
+ | *Realizar a simulação com entradas UNSIGNED e INTEGER na faixa de valores de 0 até 15, e analisar se o valor da saída está correto. | ||
+ | *Realizar a simulação com entradas SIGNED e INTEGER na faixa de valores de -8 até 7, e analisar se o valor da saída está correto. | ||
+ | {{collapse bottom}} | ||
+ | |||
+ | ;Aula 9 e 10 (8 e 11 mar): | ||
:* Tipos definidos pelo usuário: | :* Tipos definidos pelo usuário: | ||
Linha 463: | Linha 546: | ||
::* Exemplo 3.8: Multiplexador com porta 1D x 1D.:: | ::* Exemplo 3.8: Multiplexador com porta 1D x 1D.:: | ||
Ver pag. 60 a 73 de <ref name="PEDRONI2010b"/> | Ver pag. 60 a 73 de <ref name="PEDRONI2010b"/> | ||
− | + | ||
− | |||
− | |||
* '''Desafio''' - Fazer um circuito que detecte se existe alguma vaga vazia em um lote de 5 vagas. Cada entrada x(n) está alta '1' se a vaga está vazia. A saída y estará alta '1' sempre que houver uma ou mais vagas vazias. | * '''Desafio''' - Fazer um circuito que detecte se existe alguma vaga vazia em um lote de 5 vagas. Cada entrada x(n) está alta '1' se a vaga está vazia. A saída y estará alta '1' sempre que houver uma ou mais vagas vazias. | ||
:'''Importante''': O ''don't care'' não funciona como se espera para uma entrada, por isso, use ''don't care'' apenas para saídas. | :'''Importante''': O ''don't care'' não funciona como se espera para uma entrada, por isso, use ''don't care'' apenas para saídas. | ||
Linha 473: | Linha 554: | ||
*Faça a simulação do circuito para ver se está funcionando, | *Faça a simulação do circuito para ver se está funcionando, | ||
[[Arquivo:vagas5.png | 800px]] | [[Arquivo:vagas5.png | 800px]] | ||
− | + | ||
− | + | ||
− | ;Aula | + | ;Aula 11 (14 mar): |
*Qualificação de tipos, conversão de tipos (automática, casting e funções de conversão). | *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]] | :* Resumo das funções de conversão de tipos (Tabela 3.10) e ver [[Aritmética com vetores em VDHL]] | ||
Linha 499: | Linha 580: | ||
END ARCHITECTURE; | END ARCHITECTURE; | ||
</syntaxhighlight> | </syntaxhighlight> | ||
+ | :: Ver função resize | ||
:: Ver pag. 73 a 78 de <ref name="PEDRONI2010b"/> | :: Ver pag. 73 a 78 de <ref name="PEDRONI2010b"/> | ||
− | ;Aula 12 ( | + | ;Aula 12 (22 mar): |
+ | OBS: uso da função resize(object,size) | ||
+ | <syntaxhighlight lang=vhdl> | ||
+ | --============================================================================ | ||
+ | -- RESIZE Functions | ||
+ | --============================================================================ | ||
+ | |||
+ | -- Id: R.1 | ||
+ | function RESIZE (ARG: SIGNED; NEW_SIZE: NATURAL) return SIGNED; | ||
+ | -- Result subtype: SIGNED(NEW_SIZE-1 downto 0) | ||
+ | -- Result: Resizes the SIGNED vector ARG to the specified size. | ||
+ | -- To create a larger vector, the new [leftmost] bit positions | ||
+ | -- are filled with the sign bit (ARG'LEFT). When truncating, | ||
+ | -- the sign bit is retained along with the rightmost part. | ||
+ | |||
+ | -- Id: R.2 | ||
+ | function RESIZE (ARG: UNSIGNED; NEW_SIZE: NATURAL) return UNSIGNED; | ||
+ | -- Result subtype: UNSIGNED(NEW_SIZE-1 downto 0) | ||
+ | -- Result: Resizes the SIGNED vector ARG to the specified size. | ||
+ | -- To create a larger vector, the new [leftmost] bit positions | ||
+ | -- are filled with '0'. When truncating, the leftmost bits | ||
+ | -- are dropped. | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | |||
*Operadores em VHDL. | *Operadores em VHDL. | ||
:* Operadores predefinidos: Atribuição, Lógicos, Aritméticos, Comparação, Deslocamento, Concatenação, "Matching". | :* Operadores predefinidos: Atribuição, Lógicos, Aritméticos, Comparação, Deslocamento, Concatenação, "Matching". | ||
Linha 535: | Linha 640: | ||
:: Note que com ''X_bin'' 10 bits é possível representar números sem sinal entre ''0'' e <math> 2^{10}-1 </math>. No entanto, os testes devem ser limitados a números entre 000 e 999, pois não há especificação para valores maiores que 999. | :: Note que com ''X_bin'' 10 bits é possível representar números sem sinal entre ''0'' e <math> 2^{10}-1 </math>. No entanto, os testes devem ser limitados a números entre 000 e 999, pois não há especificação para valores maiores que 999. | ||
:: Existe um algoritmo [https://en.wikipedia.org/wiki/Double_dabble Double Dabble] que possibilita fazer essa conversão com menos hardware. | :: Existe um algoritmo [https://en.wikipedia.org/wiki/Double_dabble Double Dabble] que possibilita fazer essa conversão com menos hardware. | ||
+ | ::Para ver os [https://wiki.sj.ifsc.edu.br/index.php/Medi%C3%A7%C3%A3o_de_tempos_de_propaga%C3%A7%C3%A3o_em_circuitos_combinacionais#Tempo_de_Propaga.C3.A7.C3.A3o_entre_entrada_e_sa.C3.ADda máximo atraso de propagação] entre a entrada e saída. | ||
::Dica para converter de INTEGER para STD_LOGIC_VECTOR de 4 bits. | ::Dica para converter de INTEGER para STD_LOGIC_VECTOR de 4 bits. | ||
M_bcd <= std_logic_vector(to_unsigned(M,4)); | M_bcd <= std_logic_vector(to_unsigned(M,4)); | ||
Linha 540: | Linha 646: | ||
:: Ver pag. 91 a 108 de <ref name="PEDRONI2010b"/> | :: Ver pag. 91 a 108 de <ref name="PEDRONI2010b"/> | ||
− | + | :Ver: [[Medição de tempos de propagação em circuitos combinacionais]] | |
− | |||
− | : | ||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | ;Aula 14 ( | + | ;Aula 14 e 15 (25 e 28 mar): |
− | *Atributos em VHDL. | + | Atributos em VHDL. |
+ | * Atributos predefinidos: | ||
+ | ::*tipo escalar e enumerados; tipo array; de sinal; | ||
+ | * Atributos de síntese: | ||
+ | Em VHDL existem diversos atributos de sintese que controlam a forma como o processo de "Analysis & Synthesis" é realizado pelo Quartus II. Uma listagem completa pode ser encontrada em: | ||
+ | *[https://www.intel.com/content/www/us/en/programmable/quartushelp/current/index.htm#hdl/vhdl/vhdl_file_dir.htm VHDL Synthesis Attributes and Directives] - Quartus Prime Pro Edition Help version 18.1 | ||
+ | |||
+ | :* '''ATTRIBUTE enum_encoding''' [https://www.intel.com/content/www/us/en/programmable/quartushelp/current/index.htm#hdl/vhdl/vhdl_file_dir_enum_encoding.htm] | ||
+ | <syntaxhighlight lang=vhdl> | ||
+ | type fruit is (apple, orange, pear, mango); | ||
+ | attribute enum_encoding : string; | ||
+ | attribute enum_encoding of fruit : type is "11 01 10 00"; | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | :* '''ATTRIBUTE chip_pin''' [https://www.intel.com/content/www/us/en/programmable/quartushelp/current/index.htm#hdl/vhdl/vhdl_file_dir_chip.htm] | ||
+ | <syntaxhighlight lang=vhdl> | ||
+ | entity foo is | ||
+ | port (sel : in std_logic; | ||
+ | data : in std_logic_vector(3 downto 0); | ||
+ | o : out std_logic); | ||
+ | end foo; | ||
+ | architecture rtl of foo is | ||
+ | |||
+ | attribute chip_pin : string; | ||
+ | attribute chip_pin of sel : signal is "C4"; | ||
+ | attribute chip_pin of data : signal is "D1, D2, D3, D4"; | ||
+ | begin | ||
+ | -- Specify additional code | ||
+ | end architecture; | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | <i> | ||
+ | O uso desse atributo sobrepõe a atribuição dos pinos através da IDE do Quartus II, e por isso não é recomendável. | ||
+ | |||
+ | O atributo de síntese chip_pin pode ser usado apenas em portas da entidade "top-level" do projeto. . | ||
+ | </i> | ||
+ | |||
+ | :* '''ATTRIBUTE keep''' [https://www.intel.com/content/www/us/en/programmable/quartushelp/current/index.htm#hdl/vhdl/vhdl_file_dir_keep.htm] | ||
+ | |||
+ | <syntaxhighlight lang=vhdl> | ||
+ | signal a,b,c : std_logic; | ||
+ | attribute keep: boolean; | ||
+ | attribute keep of a,b,c: signal is true; | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
:::* Exemplo 4.4: Delay line (Síntese e Simulação temporal sem o com o atributo keep) | :::* Exemplo 4.4: Delay line (Síntese e Simulação temporal sem o com o atributo keep) | ||
:::* Exemplo 5.8 Gerador de Pulsos estreitos | :::* Exemplo 5.8 Gerador de Pulsos estreitos | ||
− | ::* '''ATTRIBUTE preserve''' [ | + | ::* '''ATTRIBUTE preserve''' [https://www.intel.com/content/www/us/en/programmable/quartushelp/current/index.htm#hdl/vhdl/vhdl_file_dir_preserve.htm], [https://www.intel.com/content/www/us/en/programmable/quartushelp/current/index.htm#logicops/logicops/def_preserve_fanout_free_node.htm]. |
− | ::* '''ATTRIBUTE noprune'''[ | + | |
+ | <syntaxhighlight lang=vhdl> | ||
+ | signal a,b,c : std_logic; | ||
+ | attribute preserve: boolean; | ||
+ | attribute preserve of a,b,c: signal is true; | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | |||
+ | :* '''ATTRIBUTE noprune'''[https://www.intel.com/content/www/us/en/programmable/quartushelp/current/index.htm#hdl/vhdl/vhdl_file_dir_noprune.htm]. | ||
+ | <syntaxhighlight lang=vhdl> | ||
+ | signal reg1: std_logic; | ||
+ | attribute noprune: boolean; | ||
+ | attribute noprune of reg1: signal is true; | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | |||
:::* Exemplo 4.5: Registros redundantes (Síntese sem e com os atributos keep, preserve e noprune) | :::* Exemplo 4.5: Registros redundantes (Síntese sem e com os atributos keep, preserve e noprune) | ||
<syntaxhighlight lang=vhdl> | <syntaxhighlight lang=vhdl> | ||
Linha 590: | Linha 743: | ||
<center> [[Arquivo:Ex4_5_NopruneAttribute.png| Noprune Attribute| 400 px]] <br> '''Fig 14. Technology Map do Circuito com Attribute Noprune '''</center>:: Ver pag. 91 a 111 de <ref name="PEDRONI2010b"/> | <center> [[Arquivo:Ex4_5_NopruneAttribute.png| Noprune Attribute| 400 px]] <br> '''Fig 14. Technology Map do Circuito com Attribute Noprune '''</center>:: Ver pag. 91 a 111 de <ref name="PEDRONI2010b"/> | ||
− | : | + | :* Atributos definidos pelo usuário; |
+ | <syntaxhighlight lang=vhdl> | ||
+ | attribute attribute_name: attribute_type; | ||
+ | attribute attribute_name of entity_tag [signature]: entity_class is value; | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | Exemplo: | ||
− | ;Aula | + | ;Aula 16 (29 mar): |
− | |||
Uso da instrução ALIAS. | Uso da instrução ALIAS. | ||
::*Exemplo de uso de alias no pacote numeric_std.vhd | ::*Exemplo de uso de alias no pacote numeric_std.vhd | ||
Linha 613: | Linha 770: | ||
</syntaxhighlight> | </syntaxhighlight> | ||
:: '''NOTA''': No exemplo acima, a CONSTANT L_LEFT recebe o tamanho do parâmetro (L), que pode ser qualquer. Esse tamanho é utilizado para criar dois ALIAS para os parâmetros L e R, utilizando uma indexação (L_LEFT DOWNTO 0). Com isso é possível dentro do FOR-LOOP criar os circuitos que realizam as operações lógicas que realizam a operação de soma. | :: '''NOTA''': No exemplo acima, a CONSTANT L_LEFT recebe o tamanho do parâmetro (L), que pode ser qualquer. Esse tamanho é utilizado para criar dois ALIAS para os parâmetros L e R, utilizando uma indexação (L_LEFT DOWNTO 0). Com isso é possível dentro do FOR-LOOP criar os circuitos que realizam as operações lógicas que realizam a operação de soma. | ||
− | |||
{{collapse bottom}} | {{collapse bottom}} | ||
Linha 619: | Linha 775: | ||
===Unidade 4 - Código Concorrente=== | ===Unidade 4 - Código Concorrente=== | ||
+ | |||
* 4 AULAS | * 4 AULAS | ||
− | + | ;Aula 16 - (1 abr): | |
− | ;Aula 16 - ( | ||
*Código Concorrente. | *Código Concorrente. | ||
:* Uso de Operadores | :* Uso de Operadores | ||
Linha 663: | Linha 819: | ||
</syntaxhighlight> | </syntaxhighlight> | ||
::Ver pag. 121 a 127 de <ref name="PEDRONI2010b"/> | ::Ver pag. 121 a 127 de <ref name="PEDRONI2010b"/> | ||
− | ;Aula 17 ( | + | |
+ | |||
+ | ;Aula 17 (1 abr): | ||
+ | :* PROVA de 30 minutos. | ||
:* Uso da instrução FOR-GENERATE | :* Uso da instrução FOR-GENERATE | ||
<syntaxhighlight lang=vhdl> | <syntaxhighlight lang=vhdl> | ||
Linha 738: | Linha 897: | ||
− | ;Aula 18 ( | + | ;Aula 18 (05 abr): |
− | |||
− | |||
− | |||
::Exemplo 5.3 - Unidade de Lógica e Aritmética (ALU). | ::Exemplo 5.3 - Unidade de Lógica e Aritmética (ALU). | ||
::*Fazer as seguintes alterações do código da ALU: | ::*Fazer as seguintes alterações do código da ALU: | ||
Linha 748: | Linha 904: | ||
:::* Teste da ALU usando simulação funcional. | :::* Teste da ALU usando simulação funcional. | ||
− | ;Aula 19 ( | + | ;Aula 19 (08 abr): |
+ | *Código Concorrente. | ||
+ | :*Exemplo 5.4 - Decodificador genérico de endereços. | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ;Aula 20 (10 abr): | ||
* Implementação de conversor Binário para Gray | * Implementação de conversor Binário para Gray | ||
+ | <syntaxhighlight lang=vhdl> | ||
+ | entity bin2gray is | ||
+ | |||
+ | generic (N : natural := 4 ) | ||
+ | port | ||
+ | ( | ||
+ | b : in std_logic_vector(____) | ||
+ | g : out std_logic_vector(____) | ||
+ | ) | ||
+ | |||
+ | end entity | ||
+ | |||
+ | architecture ifsc of ____ is | ||
+ | begin | ||
+ | |||
+ | |||
+ | end architecture | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
* Implementação de conversor Gray para Binário | * Implementação de conversor Gray para Binário | ||
+ | <syntaxhighlight lang=vhdl> | ||
+ | entity gray2bin is | ||
+ | |||
+ | generic (N : natural := 4 ) | ||
+ | |||
+ | port | ||
+ | ( | ||
+ | g : in std_logic_vector(____) | ||
+ | b : out std_logic_vector(____) | ||
+ | ) | ||
+ | |||
+ | end entity | ||
+ | |||
+ | architecture ifsc of ____ is | ||
+ | begin | ||
+ | |||
+ | end architecture | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
* Implementação de incrementador Gray | * Implementação de incrementador Gray | ||
:*simulação funcional e temporal dos circuitos | :*simulação funcional e temporal dos circuitos | ||
:*medição dos tempos de propagação. | :*medição dos tempos de propagação. | ||
+ | :*ver detalhes [[Código Gray]] | ||
− | ;Aula | + | ;Aula 21 - (11 abr): |
− | + | *Código Concorrente. | |
+ | :*Desenvolveram a atividade [https://moodle.sj.ifsc.edu.br/mod/assign/view.php?id=5212 AR2 - Estacionamento com FOR-GENERATE] | ||
− | ;Aula | + | ;Aula 22 (12 abr) |
*Código Concorrente. | *Código Concorrente. | ||
Linha 797: | Linha 996: | ||
:* Implementar o circuito com 4 bits na entrada e 4 bits na saída, e uma saída de cout para soma e para subtração | :* Implementar o circuito com 4 bits na entrada e 4 bits na saída, e uma saída de cout para soma e para subtração | ||
:* Implementar um circuito multiplicador com 4 bits na entrada e 7 bits na saída. | :* Implementar um circuito multiplicador com 4 bits na entrada e 7 bits na saída. | ||
− | :* em todos os | + | :* em todos os circuitos acima onde possa ocorrer overflow(underflow), acrescentar um circuito para saturar a saída no máximo(mínimo). |
− | :* em todos os | + | :* em todos os circuitos acima onde possa ocorrer overflow(underflow), acrescentar um bit de saída que indique quando o resultado está com erro. |
:*Ver pag. 139 a 140 de <ref name="PEDRONI2010b"/> | :*Ver pag. 139 a 140 de <ref name="PEDRONI2010b"/> | ||
− | + | ||
{{collapse bottom}} | {{collapse bottom}} | ||
Linha 808: | Linha 1 007: | ||
===Unidade 5 - Código Sequencial=== | ===Unidade 5 - Código Sequencial=== | ||
* 7 AULAS | * 7 AULAS | ||
− | + | ||
− | ;Aula 23 ( | + | ;Aula 23 (15 abr): |
*Código Sequencial. | *Código Sequencial. | ||
:*Diferenças entre código concorrente e sequencial <=> circuitos combinacional e sequencial | :*Diferenças entre código concorrente e sequencial <=> circuitos combinacional e sequencial | ||
Linha 843: | Linha 1 042: | ||
</syntaxhighlight> | </syntaxhighlight> | ||
:*Exemplos: | :*Exemplos: | ||
− | ::* DFFs | + | ::* DFFs com Reset Assincrono e Reset Sincrono, com Enable, com Preset (Variação Ex 6.1). |
+ | ::* Comparar com Latch (sem clk'event). | ||
+ | ::* Simulação funcional do DFFs e do Latch | ||
:*Ver pag. 161 a 160 de <ref name="PEDRONI2010b"/> | :*Ver pag. 161 a 160 de <ref name="PEDRONI2010b"/> | ||
− | ;Aula 24 ( | + | ;Aula 24 e 25 (22 e 25 abr): |
*Código Sequencial. | *Código Sequencial. | ||
:* Contador Básico 0-N (baseado no Ex.6.2) | :* Contador Básico 0-N (baseado no Ex.6.2) | ||
:* Registrador de deslocamento (Ex.6.3) | :* Registrador de deslocamento (Ex.6.3) | ||
− | : | + | ;Aula 26 (26 abr): |
− | ::* | + | *Uso do Modelsim para simulação funcional. |
− | ::* | + | :*Use o Modelsim para fazer a simulação dos circuitos sequenciais das aulas anteriores. |
+ | ::* Contador Básico 0-N (baseado no Ex.6.2) | ||
+ | ::* Registrador de deslocamento (Ex.6.3) | ||
+ | |||
+ | :*Ver [[Seguindo o tutorial da ALTERA para o MODELSIM]], para utilizar o básico do MODELSIM. | ||
+ | :* [http://www.vhdl.us/Book_VHDL_2ed_unrestricted/Pedroni_VHDL_2ed_tutorial_ModelSim_10.1d_v2.pdf Pedroni VHDL 2ed Tutorial of ModelSim 10.1d] | ||
+ | :* [https://www.youtube.com/watch?v=Z8whdGa7RtY ModelSim Video Tutorial] - Kirk Weedman | ||
+ | :*[[Media:modelsim_tut.pdf |ModelSim® Tutorial]] -v10.0d | ||
+ | :* [[Documentação do ModelSim]], para conhecer mais a fundo o MODELSIM. | ||
+ | |||
+ | ;Aula 27 (29 abr) | ||
+ | Avaliação A1 - UN2, UN3, UN4 | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ;Aula 28 (03 mai) | ||
− | |||
*Código Sequencial | *Código Sequencial | ||
:*Instrução '''WAIT''': WAIT UNTIL, WAIT FOR (simulação apenas), WAIT ON (não implementada no Quartus II). | :*Instrução '''WAIT''': WAIT UNTIL, WAIT FOR (simulação apenas), WAIT ON (não implementada no Quartus II). | ||
Linha 910: | Linha 1 124: | ||
:* Exemplos: | :* Exemplos: | ||
− | ::*Carry-Ripple Adder (FOR-LOOP) (Ex 6.4) | + | ::* Carry-Ripple Adder (FOR-LOOP) (Ex 6.4) |
::* Leading Zeros (LOOP com EXIT) (Ex 6.5) | ::* Leading Zeros (LOOP com EXIT) (Ex 6.5) | ||
+ | ::* Hamming weight com (LOOP com NEXT). | ||
:*Ver pag. 161 a 164 de <ref name="PEDRONI2010b"/> | :*Ver pag. 161 a 164 de <ref name="PEDRONI2010b"/> | ||
− | ;Aula | + | ;Aula 29 (06 mai): |
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
*Código Sequencial. | *Código Sequencial. | ||
:*Instrução '''CASE''' | :*Instrução '''CASE''' | ||
Linha 936: | Linha 1 147: | ||
::* v2 - mudar o conversor para SSD de forma a usar código sequencial (CASE). | ::* v2 - mudar o conversor para SSD de forma a usar código sequencial (CASE). | ||
::* v3 - incluir o conversor para SSD de forma a usar código sequencial (CASE)no mesmo processo que tem o contador de 0-9. | ::* v3 - incluir o conversor para SSD de forma a usar código sequencial (CASE)no mesmo processo que tem o contador de 0-9. | ||
− | :* | + | :* Projetar um circuito que permita obter um clock com período de 1 segundo, a partir de um sinal de clock com frequência de fclk = 50MHz. |
+ | :* Atividade para casa. | ||
+ | <code> | ||
+ | Informamos que o período de avaliação do docente pelo aluno via SAD do primeiro semestre de 2019 inicia em 8 de abril e finaliza no dia 10 de maio. | ||
− | : | + | O link de acesso do SAD é https://avaliacao.ifsc.edu.br/ |
+ | Os alunos devem utilizar a MATRÍCULA para usuário e a DATA DE NASCIMENTO para a senha. Lembrar aos alunos que esses dados não ficam registrados, ou seja, as respostas são sigilosas. | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
− | ;Aula 28 (10 out): | + | <!-- |
− | *Código Sequencial. | + | :Exercício: |
− | :* Implementar no FPGA o circuito com contador de 0 a 9 segundos com saída SSD e clk de entrada de 50MHz. | + | ::*Implementar um conversor de transmissão de dados com entrada paralela e saída serial. |
+ | ::*Simular o circuito com 8 bits | ||
+ | ;Aula 27 (05 out): | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ;Aula 28 (10 out): | ||
+ | *Código Sequencial. | ||
+ | :* Implementar no FPGA o circuito com contador de 0 a 9 segundos com saída SSD e clk de entrada de 50MHz. | ||
:::*PROBLEMA: Uso de um período de clock de 20 ns => 50 MHz, verificar a impossibilidade prática de uma simulação deste circuito (1 segundo => 5 minutos de simulação), devido ao tamanho do contador (count1) que conta de 0 a 50M-1. | :::*PROBLEMA: Uso de um período de clock de 20 ns => 50 MHz, verificar a impossibilidade prática de uma simulação deste circuito (1 segundo => 5 minutos de simulação), devido ao tamanho do contador (count1) que conta de 0 a 50M-1. | ||
:::*SOLUÇÃO: modificar o contador para um valor máximo menor (0 a 50-1). Notar que a simulação é extremamente rápida neste caso. | :::*SOLUÇÃO: modificar o contador para um valor máximo menor (0 a 50-1). Notar que a simulação é extremamente rápida neste caso. | ||
Linha 980: | Linha 1 203: | ||
::configure o FPGA do kit Mercúrio IV para implementar este circuito. Utilize os mostradores ssd DISP0_D e DISP1_D. | ::configure o FPGA do kit Mercúrio IV para implementar este circuito. Utilize os mostradores ssd DISP0_D e DISP1_D. | ||
− | + | ||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
;Aula 30 (17 Out): | ;Aula 30 (17 Out): | ||
Linha 997: | Linha 1 215: | ||
{{collapse bottom}} | {{collapse bottom}} | ||
− | {{collapse top| | + | {{collapse top| Unidade 6 - Projeto a nível de Sistema}} |
− | |||
− | |||
<!-- | <!-- | ||
[[Arquivo:rtl_timer99sec.png | 800 px]] | [[Arquivo:rtl_timer99sec.png | 800 px]] | ||
Linha 1 012: | Linha 1 228: | ||
3 - apresentar o circuito com maior frequencia máxima (se diferente dos anteriores). | 3 - apresentar o circuito com maior frequencia máxima (se diferente dos anteriores). | ||
Independente do bonus todas equipes deverão entregar o circuito na atividade indicada no Moodle. | Independente do bonus todas equipes deverão entregar o circuito na atividade indicada no Moodle. | ||
+ | --> | ||
− | ; Aula 31 ( | + | ===Unidade 6 - Projeto a nível de Sistema=== |
+ | * 7 AULAS | ||
+ | ; Aula 31 (10 mai): | ||
*Projeto a nível de Sistema. | *Projeto a nível de Sistema. | ||
+ | :* O '''COMPONENT''': declaração (cópia da '''ENTITY''') e instanciação. | ||
+ | :* Remodelar o projeto do contador 0 a 9 com saída SSD para usar um componente para o contador e outro para o conversor de BCD para SSD. | ||
+ | |||
:* O '''PACKAGE''' e '''PACKAGE BODY''': onde declarar e como usar. | :* O '''PACKAGE''' e '''PACKAGE BODY''': onde declarar e como usar. | ||
− | |||
Assim a entity Timer00_99 | Assim a entity Timer00_99 | ||
<syntaxhighlight lang=vhdl> | <syntaxhighlight lang=vhdl> | ||
Linha 1 068: | Linha 1 289: | ||
:* Ver pag. 201 a 213 de <ref name="PEDRONI2010b"/> | :* Ver pag. 201 a 213 de <ref name="PEDRONI2010b"/> | ||
+ | ; Aula 32 e 33 (13 e 16 mai): | ||
+ | *Implementar o timer00a99 em projeto hierarquico | ||
+ | <center> | ||
+ | [[Arquivo:timer00a99RTL.png]] | ||
+ | </center> | ||
+ | *Fazer a simulação de 110 segundos usando o MODELSIM. | ||
+ | :*Use um clock compativel com o divisor utilizado no div_clock | ||
+ | <center> | ||
+ | [[Arquivo:timer00a99SIM.png]] | ||
+ | </center> | ||
+ | *Testar o timer00a99 no kit DE2-115 | ||
+ | :* Usar uma chave PUSH-BOTTON como reset. | ||
+ | :* Usar o clk de 50 MHz da placa | ||
+ | :* Usar dois displays SSD para mostrar a contagem de 00 a 99 segundos | ||
+ | :* Usar um led para mostrar o segundo e outro para mostrar a dezena de segundos. | ||
+ | *Verificar se o circuito funciona como esperado. | ||
+ | :*Anote os problemas ocorridos e as soluções adotadas. | ||
− | ; Aula 32-33 (24-25 out): | + | |
− | :* Instanciação de '''COMPONENT''' com '''GENERATE'''. | + | |
+ | |||
+ | <!-- | ||
+ | |||
+ | ; Aula 32-33 (24-25 out): | ||
+ | :* Instanciação de '''COMPONENT''' com '''GENERATE'''. | ||
:* Uso da instrução '''CONFIGURATION'''. | :* Uso da instrução '''CONFIGURATION'''. | ||
Linha 1 324: | Linha 1 567: | ||
===Unidade 7 - Maquinas de Estado Finitas=== | ===Unidade 7 - Maquinas de Estado Finitas=== | ||
− | * | + | * 6 AULAS |
− | + | ||
− | ; Aula 37 ( | + | ; Aula 37 (mai): |
*Introdução ao Projeto de Maquinas de Estado Finitas (FSM) em VHDL | *Introdução ao Projeto de Maquinas de Estado Finitas (FSM) em VHDL | ||
:* O que é uma FSM - Finite State Machine | :* O que é uma FSM - Finite State Machine | ||
Linha 1 403: | Linha 1 646: | ||
:* Exercício: Altere a FSM para vender doces que custam 30 centavos. Considere que as moedas aceitas são 5, 10, 25 e 50 centavos. Desenho primeiro a FSM e em seguida implemente-a em VHDL e faça a simulação. | :* Exercício: Altere a FSM para vender doces que custam 30 centavos. Considere que as moedas aceitas são 5, 10, 25 e 50 centavos. Desenho primeiro a FSM e em seguida implemente-a em VHDL e faça a simulação. | ||
− | --> | + | ; Aula 38 (mai): |
− | + | *Introdução ao Projeto de Maquinas de Estado Finitas (FSM) em VHDL | |
+ | :* Maquina FSM . | ||
+ | :*Implementar a FSM para uma sinaleira manual para duas vias. A mudança do sinal deve ser feito a partir do acionamento de uma chave por um guarda. | ||
+ | <code> | ||
+ | ENTITY sinal_manual IS | ||
+ | PORT ( | ||
+ | clk, rst : IN STD_LOGIC; | ||
+ | guarda: IN STD_LOGIC; | ||
+ | LVd1, LAm1, LVm1 : OUT std_logic; -- Lampadas da Via 1 | ||
+ | LVd2, LAm2, LVm2 : OUT std_logic -- Lampadas da Via 2 | ||
+ | ); | ||
+ | END entity ; | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | O diagrama da FSM deve ser algo parecido com o mostrado abaixo | ||
+ | <center> | ||
+ | [[Arquivo:FSMSinaleiraManual.png|800px]] | ||
+ | </center> | ||
+ | *Note que se o sinal guarda permanece alto por mais que um clock, ocorre a mudança de mais de um estado. Para evitar esse problema pode ser utilizada a técnica de usar um FLAG, ou estados de WAIT no qual se aguarda o retorno dos sinal para baixo antes de avançar para o próximo estado. | ||
+ | |||
− | + | ; Aula 39 (mai): | |
+ | *Introdução ao Projeto de Maquinas de Estado Finitas (FSM) em VHDL | ||
+ | :* Maquina FSM temporizada. | ||
+ | :*Implementar a maquina temporizada para uma sinaleira automática para duas vias. | ||
+ | <code> | ||
+ | ENTITY sinal_auto IS | ||
+ | GENERIC (TVd1: natural := 300; TVd2: natural := 120; TAm: natural := 10); | ||
+ | PORT ( | ||
+ | clk, rst : IN STD_LOGIC; | ||
+ | LVd1, LAm1, LVm1 : OUT std_logic; -- Lampadas da Via 1 | ||
+ | LVd2, LAm2, LVm2 : OUT std_logic -- Lampadas da Via 2 | ||
+ | ); | ||
+ | END entity ; | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | Os tempos '''TVd1''' e '''TVd2''' são os tempos em segundos para verde das vias 1 e 2 respectivamente. '''TAm''' é o tempo em segundos que fica em amarelo em ambas vias. | ||
− | ===Unidade 8 - Testbench=== | + | A simulação no ModelSim da sinaleira deve resultar em algo conforme mostrado abaixo: |
− | * 2 AULAS | + | <center> |
− | + | [[Arquivo:SimSinaleiraAutom.png|800px]] | |
− | ; Aula | + | </center> |
− | *Simulação de sistemas digitais com Modelsim e testbench em VHDL | + | |
− | :*Tipos de simulação: | + | *'''DICA:''' Use na simulação comandos que automatizam o processo através de um script '''tb_sinal_auto.do''' |
+ | <code> | ||
+ | vcom -93 -work work {../../sinal_auto.vhd} | ||
+ | vsim work.sinal_auto | ||
+ | do wave.do | ||
+ | force -freeze sim:/sinal_auto/clk 1 0, 0 {0.5sec} -r {1 sec} | ||
+ | force -freeze sim:/sinal_auto/rst 1 0, 0 0.01 sec | ||
+ | run 25 min | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | |||
+ | {{collapse bottom}} | ||
+ | |||
+ | {{collapse top| Unidade 8 - Testbench}} | ||
+ | |||
+ | ===Unidade 8 - Testbench=== | ||
+ | * 2 AULAS | ||
+ | ; Aula 40 (27 mai): | ||
+ | *Simulação de sistemas digitais com Modelsim e testbench em VHDL | ||
+ | :*Tipos de simulação: | ||
::1) simulação funcional (usando o QSIM) com entrada gráfica e análise gráfica da saída - OK já visto desde CIL29003 | ::1) simulação funcional (usando o QSIM) com entrada gráfica e análise gráfica da saída - OK já visto desde CIL29003 | ||
::2) simulação temporal (usando o QSIM) com entrada gráfica e análise gráfica da saída - OK já visto desde CIL29003 | ::2) simulação temporal (usando o QSIM) com entrada gráfica e análise gráfica da saída - OK já visto desde CIL29003 | ||
Linha 1 423: | Linha 1 716: | ||
::8) simulação temporal (usando o ModelSim e Matlab) com entrada VHDL e análise em VHDL da saída. | ::8) simulação temporal (usando o ModelSim e Matlab) com entrada VHDL e análise em VHDL da saída. | ||
:* Simular a maquina de venda de doces Ex 11.1 | :* Simular a maquina de venda de doces Ex 11.1 | ||
+ | |||
<!-- | <!-- | ||
:*Exemplo de Conversor Binário para Gray (Exercício 9.7) | :*Exemplo de Conversor Binário para Gray (Exercício 9.7) | ||
Linha 1 446: | Linha 1 740: | ||
--> | --> | ||
− | |||
::'''DICA''': Use o comando do Quartus II para gerar um template para o testbench. Selecione cada componente como TOP LEVEL e faça a ANÁLISE E SÍNTESE em seguida ('''Processing > Start > Start Test Bench Template Writer'''). | ::'''DICA''': Use o comando do Quartus II para gerar um template para o testbench. Selecione cada componente como TOP LEVEL e faça a ANÁLISE E SÍNTESE em seguida ('''Processing > Start > Start Test Bench Template Writer'''). | ||
:* Criação de sinais para Test Bench em VHDL | :* Criação de sinais para Test Bench em VHDL | ||
Linha 1 527: | Linha 1 820: | ||
{{collapse bottom}} | {{collapse bottom}} | ||
− | |||
{{collapse bottom}} | {{collapse bottom}} | ||
− | {{collapse top| Unidade 9 - Projeto Final}} | + | ;Aula 41 (7 jun): |
+ | *Revisão para avaliação A2 | ||
+ | |||
+ | *Implementar um ''debouncer'' de chave mecânica, considerando que o período de ''bouncing'' é de no máximo 10ms. | ||
+ | :*Considere que existe disponível um sinal de clock de 1ms. | ||
+ | |||
+ | <center> | ||
+ | [[Arquivo:DeboucerFig6_18.jpg | 800px]] | ||
+ | </center> | ||
+ | FONTE: Pedroni. | ||
+ | *Usando um clock de 50MHz, gere os sinais de clock com duração de 1ms e de 1 segundo. | ||
+ | :*Use duas instância de um componente '''divisor de clock''' para fazer o circuito hierárquico. | ||
+ | |||
+ | ;Aula 42 (10 jun): | ||
+ | *Avaliação A2 | ||
+ | |||
+ | {{collapse top| expand=true | Unidade 9 - Projeto Final}} | ||
===Unidade 9 - Projeto Final=== | ===Unidade 9 - Projeto Final=== | ||
* 8 AULAS | * 8 AULAS | ||
− | + | ;Aula 40 (07 jun): | |
− | ;Aula | + | *Projeto a nível de Sistema. |
− | * Projeto | + | *Especificação do projeto final: |
+ | :*Objetivo: transmitir através de um transmissor serial assíncrono uma mensagem ASCII. | ||
+ | :*Especificação: A especificação foi informada para os alunos em sala, e estes são responsáveis por criar o texto de especificação do sistema, incluindo detalhes de forma de testes. | ||
− | ;Aula | + | ;Aula 43 (14 jun): |
− | * | + | *Equipes trabalhando no projeto no Laboratório. |
− | |||
− | |||
− | + | FUNCTION e PROCEDURE (são chamados de subprogramas), e podem ser construídos 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: | |
− | |||
− | |||
− | |||
− | + | <syntaxhighlight lang=vhdl> | |
− | + | [rótulo:] assert condição_booleana | |
− | : | + | [report mensagem] |
− | + | [severity nivel_severidade]; | |
− | + | </syntaxhighlight> | |
− | ; | ||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | + | 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. ERROR é o valor "default" [https://www.ics.uci.edu/~jmoorkan/vhdlref/assert.html]. | |
− | |||
− | |||
− | + | :* A '''FUNCTION''': declaração, uso, mapeamento posicional x nominal, PURE x IMPURE. | |
− | |||
− | * | ||
− | = | + | <syntaxhighlight lang=vhdl> |
− | + | function nome_funçao (lista_parametros_entrada) return tipo_saida is | |
− | + | declarações | |
− | + | begin | |
− | + | afirmações sequenciais | |
− | : | + | end function; |
− | :: | + | </syntaxhighlight> |
+ | |||
+ | :* 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. | |
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | '' | ||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | + | <syntaxhighlight lang=vhdl> | |
− | + | 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; | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
− | ; | + | ;Aula 44 (17 jun): |
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | + | * Projeto Final - Detalhamento em sala da especificação do transmissor serial assíncrono | |
− | 1) | + | :*Sugestão detalhada para o gerador de baud-rate, utilizando divisores de clock em paralelo ou em cascata. |
− | 2 | + | :*Sugestão de uso do registrador de deslocamento para o conversor paralelo/serial. |
− | + | :*Sugestão de uso de uma maquina de estados para o conversor paralelo/serial. | |
− | + | :*Sugestão de entrada da mensagem por chaves binárias ou através de memórias rom (String constante). | |
+ | :*Sugestão de uso de um conversor de ASCII para sete segmentos | ||
+ | *Alguns detalhes do projeto | ||
+ | :*Definição de prazo: | ||
+ | 1) A parte inicial do projeto deve ter sua especificação concluída até o dia 14/06. | ||
+ | :* O trabalho poderá ser desenvolvido em equipes de até 2 alunos (devido ao número impar de alunos é permitida uma única equipe de 3 alunos). O trabalho também pode ser feito de forma individual, mediante justificativa. | ||
+ | :* Durante as aulas até o final do professor estará disponível para o esclarecimento de dúvidas e orientação das equipes. | ||
+ | :* A presença dos alunos é obrigatória nas aulas de projeto, pois os mesmos estarão sendo avaliados no seu trabalho em equipe e individual durante estas aulas. | ||
− | + | ;Aula 45 (24 jun): | |
− | * | + | *Equipes trabalhando no projeto no Laboratório. |
− | + | *Dica para uso do tipo STRING no VHDL. | |
− | + | :* O STRING é um tipo predefinido do [[Standard.vhdl | pacote Standard]], sendo um array de uma dimensão onde cada elemento é do tipo CHARACTER. | |
− | * | + | type string is array (positive range <>) of character; |
− | + | :* Note que o range é positivo, portanto deve ser de maior que 1, podendo ser usado o range ascendente ou descendente. | |
− | : | + | :* Cada CHARACTER é uma letra ou simbolo representado por um código ASCII. |
− | * | + | <syntaxhighlight lang=vhdl> |
− | * | + | type character is ( |
− | + | nul, soh, stx, etx, eot, enq, ack, bel, | |
+ | bs, ht, lf, vt, ff, cr, so, si, | ||
+ | dle, dc1, dc2, dc3, dc4, nak, syn, etb, | ||
+ | can, em, sub, esc, fsp, gsp, rsp, usp, | ||
+ | |||
+ | ' ', '!', '"', '#', '$', '%', '&', ''', | ||
+ | '(', ')', '*', '+', ',', '-', '.', '/', | ||
+ | '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', | ||
+ | '8', '9', ':', ';', '<', '=', '>', '?', | ||
+ | |||
+ | '@', 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', | ||
+ | 'H', 'I', 'J', 'K', 'L', 'M', 'N', 'O', | ||
+ | 'P', 'Q', 'R', 'S', 'T', 'U', 'V', 'W', | ||
+ | 'X', 'Y', 'Z', '[', '\', ']', '^', '_', | ||
+ | |||
+ | '`', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', | ||
+ | 'h', 'i', 'j', 'k', 'l', 'm', 'n', 'o', | ||
+ | 'p', 'q', 'r', 's', 't', 'u', 'v', 'w', | ||
+ | 'x', 'y', 'z', '{', '|', '}', '~', del ); | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | :* As atribuições em um objeto do tipo STRING são realizadas do mesmo modo que em qualquer outro array. Pode ser feita a atribuição em um simples elemento, concatenação, agregação, fatiamento ou combinação dos anteriores. Também estão disponíveis operadores predefinidos como "=", "/=", "<", "<=", ">", ">=" e "&". | ||
+ | :* A concatenação pode ser feita entre 2 strings, ou entre string e caracter ou até mesmo entre dois caracteres para criar uma string. | ||
+ | |||
+ | <syntaxhighlight lang=vhdl> | ||
+ | -- Declaração dos objetos | ||
+ | constant mensagem1 : String(1 to 25) := "Este é um teste de string"; | ||
+ | constant N: natural := 7; | ||
+ | signal letra1 : character; | ||
+ | signal mensagem2 : string(1 to 29); | ||
+ | signal mensagem3 : string(1 to 3); | ||
+ | signal letra_nat : natural range 0 to 2**N-1; | ||
+ | signal letra_slv : std_logic_vector(N-1 downto 0); | ||
+ | |||
+ | -- Uso dos objetos na ARCHITECTURE | ||
− | + | mensagem2 <= mensagem1(1 to 5) & "não " & mensagem1(6 to 25); | |
− | + | -- Resulta na STRING "Este não é um teste de string" | |
− | + | ||
− | + | mensagem3 <= 'D' & 'L' & 'P'; | |
− | :* | + | -- Resulta na STRING "DLP" |
− | + | ||
− | + | letra1 <= mensagem2(6) | |
− | + | -- Resulta no CHARACTER 'u' | |
− | + | ||
− | : | + | -- posiçao da letra na tabela ascii => resulta em natural de 0 a 255 |
− | + | letra_nat <= character'pos(letra1); | |
− | * | + | |
− | :* | + | -- letra convertida para slv de N bits |
+ | -- necessita de std_logic_1164 e numeric_std | ||
+ | letra_slv <= std_logic_vector(to_unsigned(character'pos(letra1),N)); | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | |||
+ | <center> | ||
+ | Figura - Simulação da transmissão sequencial das letras de uma palavra | ||
+ | |||
+ | [[Arquivo:VHDL_Modelsim_string.png | 1000px]] | ||
+ | </center> | ||
+ | :* Na representação em RADIX-ASCII, tanto o SIGNAL letra_nat e letra_slv são mostrados como CHARACTER ASCII. | ||
+ | :* Na representação em RADIX-DECIMAL, tanto o SIGNAL letra_nat e letra_slv mostram a posição do CHARACTER na definição do TYPE em decimal. | ||
+ | :* Na representação em RADIX-HEXADECIMAL, tanto o SIGNAL letra_nat e letra_slv mostram a posição do CHARACTER na definição do TYPE em hexadecimal. | ||
+ | :* Na representação em RADIX-BINAY, tanto o SIGNAL letra_nat e letra_slv mostram a posição do CHARACTER na definição do TYPE em binário. (esse código corresponde a representação em bits do CHARACTER ASCII) | ||
+ | |||
+ | ====ATUAL==== | ||
+ | ;Aula 46 a 48 (28 jun a 04 jul): | ||
+ | *Trabalho das equipes no projeto | ||
+ | *Término do projeto e simulação no Modelsim | ||
+ | *Teste no kit DE2-115 | ||
+ | |||
+ | ;Aula 49 (05 jul): | ||
+ | * Projeto Final | ||
+ | :*Apresentação do sistema no kit FPGA pelas equipes. | ||
{{collapse bottom}} | {{collapse bottom}} | ||
− | |||
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− | + | ;Aula 50 (08 jul): | |
− | * | + | *Avaliação de recuperação R12. |
+ | |||
+ | ==Avaliações== | ||
+ | ===Atividade Relâmpago (AR)=== | ||
+ | As atividades relâmpago são atividades avaliativas opcionais que darão BôNUS adicionais ao aluno na próxima avaliação. Elas normalmente consistem de soluções simples para algum problema ou sistema. Elas são enunciadas na aula, e o prazo e a entrega serão definidos no Moodle. Não são aceitas entregas tardias, e apenas 2 alunos podem receber o bonus. A pontuação das atividades é informada a cada atividade. | ||
− | + | ===Avaliação A1=== | |
− | + | *Conteúdo avaliado serão as unidades 2 a 4 (cap 1 - 5) | |
− | + | *Data da avaliação (25/04/2019) - Local: LabSiDi. | |
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− | + | ===Avaliação A2=== | |
+ | *Conteúdo avaliado serão as unidades 5 a 7 (Cap 6 a 9) | ||
+ | *Data da avaliação () - Local: LabSiDi. | ||
− | + | ===Recuperação R12=== | |
− | + | *Esta avaliação somente será realizada se necessária, e deverá ser feita na última semana letiva do semestre | |
− | + | *Conteúdo avaliado será as unidades 2 a 7 | |
− | ! | + | *Data da avaliação () - Local: LabSiDi. |
− | + | ||
− | + | ::As avaliações A1 e A2 são com consulta apenas as folhas de consulta entregues: | |
− | + | <!-- | |
− | + | *[[Media:VHDL_QRC-Qualis.pdf | VHDL QUICK REFERENCE CARD]] - Qualis | |
− | + | *[[Media:VHDL1164_QRC-Qualis.pdf | VHDL 1164 PACKAGES QUICK REFERENCE CARD]] Qualis | |
− | |- | + | --> |
− | + | *[[Media:VHDL_QRC-SynthWorks.pdf | VHDL Quick Reference]] - SynthWorks | |
− | + | *[[Media:VHDL_Type_Operators_QR-SynthWorks.pdf | VHDL Types and Operators Quick Reference]] - SynthWorks | |
− | + | *[[Media:ModelSim_QR-SynthWorks.pdf |ModelSim Quick Reference]] - SynthWorks | |
− | + | *[[Media:Tabelas_Pedroni.pdf | Tabelas das figuras 3.6, 3.10 e 4.1]] do livro do Pedroni. | |
− | + | *[[Arquivo:Numeric_std_conversions.png | Diagrama de conversões de tipos numéricos no pacote Numeric_std ]] | |
− | |- | + | ::Dica use também como fonte de consulta os '''templates''' do Quartus. |
− | + | ::Ao final das avaliações o aluno deverá enviar a avaliação para a plataforma Moodle com os arquivos solicitados. | |
− | |- | + | |
− | | | + | ===Projeto Final (PF)=== |
− | + | * O projeto final é uma atividade de avaliação desenvolvida em equipe, e consiste no desenvolvimento de um sistema que aplica os conhecimento adquiridos durante o semestre. A avaliação do projeto final corresponde a no mínimo 45% do peso no conceito final. São avaliados no projeto final os quesitos: 1) Sistema desenvolvido (projeto, simulação e realização, demostração do harware); 2) Relatório com a documentação completa do projeto; 3) A avaliação individual do aluno durante o desenvolvimento do projeto e/ou entrevista (avaliação oral). | |
− | + | ||
− | | | + | {{collapse top | expand = true | PF - Projeto Final - Sistema de transmissão serial assíncrono (Entrega e prazos ver Moodle)}} |
− | + | * Cada aluno (ou equipe de 2 alunos) deverá desenvolver um sistema de de transmissão serial assíncrono. | |
− | + | * A descrição exata do funcionamento deve ser obtida com o cliente durante a entrevista de requisitos. | |
− | + | <!-- | |
− | + | mostrado na figura abaixo: | |
− | + | <center> | |
− | |- | + | [[Arquivo:APF_DLP29006_2017_2_Serial_Assincrono.png | 600 px]] |
− | + | ||
− | + | '''Figura 1. Sistema de Comunicação Serial Assíncrono com Endereçamento de A para B''' | |
− | * A | + | |
− | < | + | [[Arquivo:APF_DLP29006_2017_2_UART_TX.png | 600 px]] |
− | + | ||
− | + | '''Figura 2. Interface transmissora serial''' | |
− | + | ||
− | + | [[Arquivo:APF_DLP29006_2017_2_UART_RX.png | 600 px]] | |
− | + | ||
− | + | '''Figura 3. Interface receptora serial'''</center> | |
− | + | ||
− | + | * As taxa de transmissão deverão ser geradas a partir do clock principal '''CLK50MHz''' do kit a ser utilizado. | |
− | </ | + | * A seleção da Taxa de Transmissão será feita através das chaves '''SW_BAUD_TX'''[1..0] para o transmissor e das '''SW_BAUD_RX'''[1..0] para o receptor. |
− | * | + | :Por exemplo: |
− | * | + | ::00 => 0.1 bps, 01 => 10 bps, 10 => 9600 bps, 11 => 100 kbps. |
− | * | + | * Na transmissão deverá ser enviado um bit paridade (par ou impar) de acordo com a chave seletora '''SW_PARITY'''. |
− | + | :: 0 => paridade par, 1 => paridade impar. | |
− | + | *No receptor a saída '''RX_ERROR''' deve ser usada para indicar que houve erro na recepção do dado. | |
− | * | + | <!-- |
− | + | <center> | |
− | + | [[Arquivo:APF_DLP29006_2017_2_times.png | 900 px]] | |
− | + | </center> | |
− | + | --> | |
+ | * O sistema no seu '''TOP LEVEL''' deverá ser constituído de um '''Conversor Paralelo Serial''', um '''Conversor Serial Paralelo''', dois '''Geradores de Baud Rate''', um '''Gerador de Paridade''', um '''Detector de Paridade''', um '''Circuito de Entrada de Dados''', e um '''Circuito de Saída de Dados'''. | ||
− | + | * O projeto deve ser desenvolvido integrando estes componentes no TOP LEVEL, de modo que neste nível existam apenas conexões entre estes componentes. Recomenda-se utilizar também componentes para a criação dos circuitos no segundo nível. O reuso de componentes já desenvolvidos nas aulas é fortemente encorajado. | |
− | |||
− | |||
− | |||
− | + | * Durante a fase das simulações recomenda-se alterar o valor da frequência do CLK50MHz para um clock menor de modo a viabilizar uma simulação mais rápida. As simulações de cada componente do TOP LEVEL e da integração de todos componentes no TOP LEVEL devem ser feitas no MODELSIM, sendo a última obrigatoriamente feita usando testbench em VHDL. | |
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | + | * O sistema deverá ser implementado, testado e demonstrado no kit de hardware FPGA DE2-115 usando as chaves e leds disponíveis e os pinos da GPIO para acionar circuitos externos. | |
− | |||
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− | * O sistema deverá ser implementado, testado e demonstrado no kit de hardware FPGA DE2-115 | ||
* O arquivo QAR do projeto, e os arquivos .do e o testbench .vht para o MODELSIM devem ser enviados antecipadamente para o professor para conferencia antes da implementação no kit de hardware. | * O arquivo QAR do projeto, e os arquivos .do e o testbench .vht para o MODELSIM devem ser enviados antecipadamente para o professor para conferencia antes da implementação no kit de hardware. | ||
Linha 1 776: | Linha 2 073: | ||
* Para entender o sistema de transmissão recomenda-se consulte materiais complementares sobre [https://en.wikipedia.org/wiki/Asynchronous_serial_communication Comunicação serial assíncrona], [https://en.wikipedia.org/wiki/Parity_bit bit de paridade], [https://en.wikipedia.org/wiki/Universal_asynchronous_receiver-transmitter UART], [https://en.wikipedia.org/wiki/Bit_rate Taxa de bits]. | * Para entender o sistema de transmissão recomenda-se consulte materiais complementares sobre [https://en.wikipedia.org/wiki/Asynchronous_serial_communication Comunicação serial assíncrona], [https://en.wikipedia.org/wiki/Parity_bit bit de paridade], [https://en.wikipedia.org/wiki/Universal_asynchronous_receiver-transmitter UART], [https://en.wikipedia.org/wiki/Bit_rate Taxa de bits]. | ||
− | + | *Para o teste da transmissão serial pode ser utilizada a interface DB9 disponível nos computadores, em conjunto com o software minicom. | |
+ | :*[https://manpages.debian.org/testing/minicom/minicom.1.en.html minicom man] | ||
+ | :*[http://processors.wiki.ti.com/index.php/Setting_up_Minicom_in_Ubuntu Instalação e configuração do minicom no linux] | ||
{{collapse bottom}} | {{collapse bottom}} | ||
− | --> | + | <!-- |
+ | {{collapse top | expand = true | APF - Projeto Final - Sistema de controle de passagem de pedestre (Entrega e prazos ver Moodle)}} | ||
+ | * Cada equipe de 2 ou 3 alunos deverá desenvolver um sistema de controle de passagem de pedestre. | ||
+ | <center> | ||
+ | [[Arquivo:SemaforoPedestre2018-2.png | 1000px]] <br> | ||
+ | ''FONTE: Imagem cedida por Yan Lucas Martins e Guilherme José Salles Vieira'' | ||
+ | </center> | ||
− | + | Alguns detalhes gerais: | |
− | *Os | + | * O semáforo de passagem de pedestres é controlado por botões que os pedestres acionam do lado 1 ou 2 da passagem de pedestres para solicitar a travessia. Ao ser acionado o semáforo pode: 1) liberar imediatamente a passagem do pedestre se não houver veículos circulando na via 1 e via 2. 2) aguardar até T_espera segundos (configurável) se houver veículos circulando. |
− | + | :* Os grupos focais das vias 1 e 2 devem ser do tipo progressivo (GFPv), usando um display com dois dígitos para indicar o tempo restante no estado verde ou vermelho. | |
− | + | :* A passagem de pedestre tem: 1) um botão em cada lado da passagem; 2) um sistema para iluminação noturna da passagem de pedestre, 3) dois grupos focais progressivos (GFPp) com lampadas verdes e vermelhas e um display com dois dígitos para indicar o tempo restante no estado verde; 4) um sistema que emite sons indicativos para auxilio aos deficientes visuais; 5) um sistema que emite vibrações mecânicas para auxilio aos deficientes auditivos e visuais. | |
− | * | + | ::* A iluminação deve acender assim que um botão for acionado e apagar novamente quando o GFPp passar de verde para vermelho. |
− | + | ::* O tempo de passagem do pedestre (T_travessia) é configurável (default = 5s x Nvias). | |
+ | :* Se não houver acionamento do botão de solicitação de passagem do pedestre, as vias 1 e 2 devem permanecer sempre em verde. | ||
− | * | + | * O sistema de controle do semáforo poderá ser descrito através de máquinas de estado finita (FSM). |
− | + | * Para a FSM sugere-se utilizar GENERIC para definir os tempos tempos. | |
− | + | * O sistema de controle das FSM será baseado no valor de um timer de segundos externo a FSM (conforme mostrado em aula). | |
− | ::* | + | * O sistema será implementado no kit FPGA DE2-115 usando os leds disponíveis ou pinos da GPIO para acionar leds externos, e chaves para implementar os botões e sensores de veículos. |
+ | * Os sinais de relógio necessários deverão ser obtidos a partir do sinal de clock da placa de 50MHz. Durante as simulações esse circuito deverá ter seu valor alterado de modo a viabilizar a simulação. | ||
+ | * O arquivo QAR do projeto, e os arquivos .do e o testbench .vht para o MODELSIM devem ser enviados antecipadamente; | ||
+ | * Escreva um relatório técnico contendo os resultados em no máximo 10 paginas A4. O relatório além das tabelas com os dados de frequência máxima, número de componente, número de pinos, deverá conter a figura dos circuitos RTL da ENTITY top level com uma explicação do seu funcionamento. Também devem ser apresentadas as simulações funcionais e uma análise textual dos resultados obtidos. A descrição da função dos pinos no Kit DE2-115 também deve ser feita. | ||
+ | |||
+ | ;Ver inspirações adicionais para o projeto em: | ||
+ | * [http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/LEIS/L9503Compilado.htm Código de Trânsito Brasileiro - LEI Nº 9.503, DE 23 DE SETEMBRO DE 1997], Art 68 a 71 | ||
+ | * Cálculo da distância de parada de um veículo [http://vias-seguras.com/educacao/aulas_de_educacao_no_transito/aula_09_velocidade_e_distancia_de_parada]. | ||
+ | * Exemplo de uma travessia de pedestre [https://www.google.co.uk/maps/@52.6247006,1.247869,3a,49.2y,188.5h,86.4t/data=!3m6!1e1!3m4!1sESWmhMS0FZQ0elZMfTGvMw!2e0!7i13312!8i6656] | ||
+ | * Tipos de travessia de pedestre no Reino Unido [https://www.driving-school-beckenham.co.uk/pedestriancrossings.html] | ||
− | + | ;Serão dadas duas bonificações no projeto: | |
− | --- | + | 1) ('''BONUS 1 ponto''') para a equipe que desenvolver a melhoria que for considerada a melhor pelo cliente. |
− | + | 2) ('''BONUS 1 ponto''') para a equipe que usar o menor número de componentes no projeto (menor custo). | |
− | + | {{collapse bottom}} | |
− | -- | + | --> |
− | + | ||
− | + | ====Links uteis para entender o projeto:==== | |
− | + | *[https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/stop-bit artigo explicando o que é a transmissão serial.] | |
+ | *[https://ars.els-cdn.com/content/image/3-s2.0-B9780128006290000255-f25-03-9780128006290.jpg?_ Exemplo de transmissor e receptor assincrono] | ||
+ | *[https://books.google.com.br/books?id=2YgnCgAAQBAJ&pg=PA93&dq=stop+bits&hl=pt-BR&sa=X&ved=0ahUKEwj-luWexeniAhW9FLkGHUslAV8Q6AEISTAE#v=onepage&q=start%20bits&f=false Raspberry Pi Hardware Reference, Warren Gay] pag. 92-94 | ||
− | --------------------------------------- | + | ===Atividades Extraclasse (AE)=== |
− | -- Especificação das entradas e saídas e nome da ENTITY | + | *Entrega dos Atividades Extraclasse ao longo do semestre AE(0) a AE(N). A entrega, detalhes e prazos serão indicados na plataforma Moodle. |
− | ENTITY mux IS | + | <!-- |
− | PORT ( | + | {{collapse top | AE0 - Resumo expandido de artigo}} |
− | __ , __ : ___ STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0); | + | * Ler e fazer um resumo estendido do artigo de 1 a 2 páginas: |
− | sel : IN ____________________________ ; | + | :: OU [[Media:Artigo_DLP_Kamila2013.pdf | Dispositivos Lógicos Programáveis]] de Kamila Rose da Silva, IFSC. |
− | ___ : OUT STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0)); | + | :: OU [http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/summary?doi=10.1.1.153.3122 Kuon, Ian Carlos, Russell Tessier, and Jonathan Rose. 2008. “FPGA Architecture: Survey and Challenges.” Foundations and Trends in Electronic Design Automation 2 (2): 135–253],[http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.153.3122&rep=rep1&type=pdf]. |
− | END _____ ; | + | * Para a geração de documentação/relatórios técnicos/artigos, está disponibilizada a [https://www.sharelatex.com?r=205ee4bd&rm=d&rs=b Plataforma Sharelatex]. Utilize preferencialmente o [http://pt.sharelatex.com/project/5980bfd0b8ec417a1f5e71d8 modelo de artigo no padrão ABNT] em 1 coluna. |
− | --------------------------------------- | + | * A entrega do resumo deverá ser feita na [https://moodle.sj.ifsc.edu.br Plataforma Moodle de DLP29006], dentro do prazo indicado. |
− | ARCHITECTURE example OF _____ IS | + | {{collapse bottom}} |
+ | |||
+ | {{collapse top | AR3 - operações de SOMA ou SUBTRAÇÃO ou PRODUTO ou DIVISÃO}} | ||
+ | *Implementar em VHDL uma unidade de processamento que efetue as operações de SOMA ou SUBTRAÇÃO ou PRODUTO ou DIVISÃO, considerando valores SIGNED. As características do circuito são: | ||
+ | :* As portas de entrada e saída são todas do tipo STD_LOGIC(_VECTOR). | ||
+ | :* As entradas <math> a </math> e <math> b </math> devem ter N bits, e a saída <math> r </math> N+1 bits. | ||
+ | :* O circuito tem uma entrada <math> op </math>, a qual define o tipo de operação que deve ser feita entre as entradas <math> a </math> e <math> b </math>, disponibilizando na saída o resultado dessa operação. <math> op = 00 </math> indica SOMA (a+b), <math> op = 01 </math> indica SUBTRAÇÃO (a-b), <math> op = 10 </math> indica PRODUTO (a*b), <math> op = 11 </math> indica DIVISÃO (a/b). | ||
+ | * Faça a simulação funcional do circuito, testando o circuito usando no mínimo com | ||
+ | :<math> {op = 00, a = valor+, b = valor+} </math>, | ||
+ | :<math> {op = 01, a = valor+, b = valor+} </math>, | ||
+ | :<math> {op = 10, a = valor+, b = valor+} </math>, | ||
+ | :<math> {op = 11, a = valor+, b = valor+} </math>, | ||
+ | onde <math> valor+ , valor- </math> são respectivamente valores numéricos positivos e negativos. | ||
+ | * Note que alguns valores de entrada ainda pode ocorrer erro, mesmo tendo um bit a mais na saída. Em que situação isso pode ocorrer? Mostre uma situação em que isso ocorre na simulação. | ||
+ | :* O circuito pode ter uma saída <math> erro </math> adicional que indica quando o resultado tem erro. | ||
+ | |||
+ | {{collapse bottom}} | ||
+ | --> | ||
+ | <!-- | ||
+ | {{collapse top |AE0 - Resumo estendido de Artigo (Entrega e Prazo ver Moodle)}} | ||
+ | * Ler e fazer um resumo estendido do artigo de 1 a 2 páginas [https://www.dropbox.com/s/wvl3cudgcpchstr/ARTIGO_ACADEMICO_DLP.pdf?dl=0 Dispositivos Lógicos Programáveis] de Kamila Rose da Silva, IFSC. | ||
+ | * Para a geração de documentação/relatórios técnicos/artigos, está disponibilizada a [https://www.sharelatex.com?r=205ee4bd&rm=d&rs=b Plataforma Sharelatex]. Utilize preferencialmente o [http://pt.sharelatex.com/project/5980bfd0b8ec417a1f5e71d8 modelo de artigo no padrão ABNT] em 1 coluna. | ||
+ | * A entrega do resumo deverá ser feita na [https://moodle.sj.ifsc.edu.br/course/view.php?id=177 Plataforma Moodle de DLP29006], dentro do prazo indicado. | ||
+ | {{collapse bottom}} | ||
+ | |||
+ | {{collapse top | AE1 - Uso de código concorrente - ALU modificada (Entrega e Prazo ver Moodle)}} | ||
+ | *Implemente em VHDL uma Unidade de Lógica e Aritmética que tem como entrada os sinais A e B e que execute as seguintes instruções lógicas e aritméticas conforme o '''opcode''' de entrada: | ||
+ | |||
+ | ;Unidade Lógica: | ||
+ | {| class="wikitable" border="1" cellpadding="3" cellspacing="0" style="text-align:left; font-size:100%" bgcolor="#efefef" | ||
+ | ! scope="col" width=25% align="center"| Instrução | ||
+ | ! scope="col" width=25% align="center"| Operação | ||
+ | ! scope="col" width=25% align="center"| opcode | ||
+ | ! scope="col" width=25% align="center"| GRUPOS | ||
+ | |- | ||
+ | | Complemento de A || Y = not A || 0000 || 1, 2, 3 | ||
+ | |- | ||
+ | | Complemento de B || Y = not B || 0001 || 4, 5, 6 | ||
+ | |- | ||
+ | | And || Y = A nand B || 0010 || 1, 3 | ||
+ | |- | ||
+ | | Nand || Y = A and B || 0011 || 2, 4 | ||
+ | |- | ||
+ | | Or || Y = A nor B || 0100 || 5, 6 | ||
+ | |- | ||
+ | | Nor || Y = A or B || 0101 || 1, 4 | ||
+ | |- | ||
+ | | Xor || Y = A xor B || 0110 || 2, 5 | ||
+ | |- | ||
+ | | Xnor || Y = A xnor B || 0111 || 3, 6 | ||
+ | |} | ||
+ | |||
+ | ;Unidade Aritmética: (onde os valores de A e B podem ser positivos ou negativos) | ||
+ | |||
+ | {| class="wikitable" border="1" cellpadding="3" cellspacing="0" style="text-align:left; font-size:100%" bgcolor="#efefef" | ||
+ | ! scope="col" width=25% align="center"| Instrução | ||
+ | ! scope="col" width=25% align="center"| Operação | ||
+ | ! scope="col" width=25% align="center"| opcode | ||
+ | ! scope="col" width=25% align="center"| GRUPOS | ||
+ | |- | ||
+ | | Transfere A || Y = A || 1000 || 1, 2, 3, 4, 5, 6 | ||
+ | |- | ||
+ | | Transfere B || Y = B || 1001 || 1, 2, 3, 4, 5, 6 | ||
+ | |- | ||
+ | | complemento-2 de A || Y = -A || 1010 || 1, 2, 3 | ||
+ | |- | ||
+ | | complemento-2 de B || Y = -B || 1010 || 4, 5, 6 | ||
+ | |- | ||
+ | | Incrementa A || Y = A + 1 || 1011 || 1, 4 | ||
+ | |- | ||
+ | | Decrementa A || Y = A - 1 || 1011 || 2, 5 | ||
+ | |- | ||
+ | | Incrementa B || Y = B + 1 || 1100 || 3, 6 | ||
+ | |- | ||
+ | | Soma A e B|| Y = A + B || 1101 || 1, 2 | ||
+ | |- | ||
+ | | Subtrai B de A|| Y = A - B || 1110 || 3, 4 | ||
+ | |- | ||
+ | | Subtrai A de B|| Y = B - A || 1110 || 5, 6 | ||
+ | |- | ||
+ | | Dobra o valor A || Y = A * 2 || 1111 || 1, 2, 3 | ||
+ | |- | ||
+ | | Dobra o valor B || Y = B * 2 || 1111 || 4, 5, 6 | ||
+ | |} | ||
+ | * A ENTITY deverá ter a seguinte interface: | ||
+ | <syntaxhighlight lang=matlab> | ||
+ | ENTITY alu IS | ||
+ | GENERIC (N: INTEGER := 4); --word bits | ||
+ | PORT ( | ||
+ | A, B: IN STD_LOGIC_VECTOR (N-1 DOWNTO 0); | ||
+ | OPCODE: IN STD_LOGIC_VECTOR (3 DOWNTO 0); | ||
+ | ERRO: OUT STD_LOGIC; | ||
+ | Y: OUT STD_LOGIC_VECTOR (N-1 DOWNTO 0)); | ||
+ | END ENTITY; | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | * Verifique qual é o seu grupo, você apenas precisa implementar e simular as funções indicadas para o ele. | ||
+ | * Proponha uma ARCHITECTURE que implemente a ALU (Dica: utilize internamente o tipo de dado tipo '''integer''' ou do tipo "SIGNED"). | ||
+ | * Se na operação realizada o resultado em '''Y''' não estiver correto, a saída '''ERRO''' deve ser setada. | ||
+ | * Anote o número de Elementos Lógicos (ou ALUTs) utilizados [Compilation Report > Flow Summary]. | ||
+ | * Verifique o código RTL gerado [Tools > Netlist Viewers > RTL Viewer] | ||
+ | * Faça a simulação funcional no QSIM usando os valores mínimos e máximos e outros pares de valores representáveis e verifique se o resultado das operações está correto. Teste cada instrução (opcode) em separado. Analise os resultados obtidos para entradas com 4 bits e verifique os casos em que há ''ERRO''. | ||
+ | * Escreva um relatório de no '''máximo 15''' páginas contendo: título, identificação, introdução, o desenvolvimento da atividade e resultados, conclusão. O relatório deve conter as simulações funcionais feitas e a análise dos resultados obtidos. Também é fundamental relate o número de elementos lógicos necessários, o tipo de FPGA utilizado, e o máximo tempo de propagação deste circuito. | ||
+ | * Salve a imagem do circuito RTL e envie com arquivo .'''PNG'''. | ||
+ | * A entrega do relatório em .'''PDF''' e do arquivo .'''QAR''' e .'''PNG''' deverá ser feita na [https://moodle.sj.ifsc.edu.br/course/view.php?id=177 Plataforma Moodle de DLP29006], dentro do prazo indicado. | ||
+ | {{collapse bottom}} | ||
+ | |||
+ | {{collapse top | expand = true | APF - Projeto Final - Sistema de transmissão serial assíncrono (Entrega e prazos ver Moodle)}} | ||
+ | * Cada aluno (ou equipe de 2 alunos) deverá desenvolver um sistema de de transmissão serial assíncrono mostrado na figura abaixo: | ||
+ | <center> | ||
+ | [[Arquivo:APF_DLP29006_2017_2_Serial_Assincrono.png | 600 px]] | ||
+ | |||
+ | '''Figura 1. Sistema de Comunicação Serial Assíncrono com Endereçamento de A para B''' | ||
+ | |||
+ | [[Arquivo:APF_DLP29006_2017_2_UART_TX.png | 600 px]] | ||
+ | |||
+ | '''Figura 2. Interface transmissora serial''' | ||
+ | |||
+ | [[Arquivo:APF_DLP29006_2017_2_UART_RX.png | 600 px]] | ||
+ | |||
+ | '''Figura 3. Interface receptora serial'''</center> | ||
+ | |||
+ | * As Taxa de Transmissão deverão ser geradas a partir do clock principal '''CLK50MHz''' do kit a ser utilizado. | ||
+ | * A seleção da Taxa de Transmissão será feita através das chaves '''SW_BAUD_TX'''[1..0] para o transmissor e das '''SW_BAUD_RX'''[1..0] para o receptor. | ||
+ | ::00 => 0.1 bps, 01 => 10 bps, 10 => 1 kbps, 11 => 100 kbps. | ||
+ | * Na transmissão deverá ser enviado um bit paridade (par ou impar) de acordo com a chave seletora '''SW_PARITY'''. | ||
+ | :: 0 => paridade par, 1 => paridade impar. | ||
+ | *No receptor a saída '''RX_ERROR''' deve ser usada para indicar que houve erro na recepção do dado. | ||
+ | |||
+ | <center> | ||
+ | [[Arquivo:APF_DLP29006_2017_2_times.png | 900 px]] | ||
+ | </center> | ||
+ | |||
+ | * O sistema no seu '''TOP LEVEL''' deverá ser constituído de um '''Conversor Paralelo Serial''', um '''Conversor Serial Paralelo''', dois '''Geradores de Baud Rate''', um '''Gerador de Paridade''', um '''Detector de Paridade''', um '''Detector de Número de Destino''', um '''Circuito de Entrada de Dados''', e um '''Circuito de Saída de Dados'''. | ||
+ | |||
+ | * O projeto deve ser desenvolvido integrando estes componentes no TOP LEVEL, de modo que neste nível existam apenas conexões entre estes componentes. Recomenda-se utilizar também componentes para a criação dos circuitos no segundo nível. O reuso de componentes já desenvolvidos nas aulas é fortemente encorajado. | ||
+ | |||
+ | * Durante a fase das simulações recomenda-se alterar o valor da frequência do CLK50MHz para 100kHz de modo a viabilizar uma simulação mais rápida. As simulações de cada componente do TOP LEVEL e da integração de todos componentes no TOP LEVEL devem ser feitas no MODELSIM, sendo a última obrigatoriamente feita usando testbench em VHDL. | ||
+ | |||
+ | * O sistema deverá ser implementado, testado e demonstrado no kit de hardware FPGA DE2-115 (ou Mercúrio IV) usando as chaves e leds disponíveis (ou pinos da GPIO para acionar circuitos externos). | ||
+ | |||
+ | * O arquivo QAR do projeto, e os arquivos .do e o testbench .vht para o MODELSIM devem ser enviados antecipadamente para o professor para conferencia antes da implementação no kit de hardware. | ||
+ | |||
+ | * Escreva um relatório técnico contendo os resultados em no máximo 10 paginas A4. O relatório além das tabelas com os dados de frequência máxima, número de componente, número de pinos, deverá conter a figura dos circuitos RTL da ENTITY top level com uma explicação do seu funcionamento. Também devem ser apresentadas as simulações funcionais e uma análise textual dos resultados obtidos. A descrição da função dos pinos no Kit DE2-115 também deve ser feita. | ||
+ | |||
+ | * Para entender o sistema de transmissão recomenda-se consulte materiais complementares sobre [https://en.wikipedia.org/wiki/Asynchronous_serial_communication Comunicação serial assíncrona], [https://en.wikipedia.org/wiki/Parity_bit bit de paridade], [https://en.wikipedia.org/wiki/Universal_asynchronous_receiver-transmitter UART], [https://en.wikipedia.org/wiki/Bit_rate Taxa de bits]. | ||
+ | |||
+ | {{collapse bottom}} | ||
+ | --> | ||
+ | |||
+ | ===Estudos livres sem entrega de documentação (EL)=== | ||
+ | *Os estudos livres são fortemente recomendados aos alunos como forma de melhor compreender o assunto estudado em cada unidade. Nas listas de exemplos e exercícios, os essenciais estão destacados em negrito. Não há prazos nem entregas desses estudos no Moodle, mas pede-se que os alunos realizem esses estudos e tirem suas dúvidas nas aulas destinadas a resolução de exercícios, ou nos minutos iniciais das aulas. | ||
+ | <!-- | ||
+ | {{collapse top | 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. | ||
+ | |||
+ | <syntaxhighlight lang=vhdl> | ||
+ | --------------------------------------- | ||
+ | -- 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 | BEGIN | ||
− | PROCESS (a, b, ____ ) | + | PROCESS (a, b, ____ ) |
− | BEGIN | + | BEGIN |
− | IF (sel = "00") THEN | + | IF (sel = "00") THEN |
− | c <= "00000000"; | + | c <= "00000000"; |
− | ELSIF (__________) THEN | + | ELSIF (__________) THEN |
− | c <= a; | + | c <= a; |
− | _____ (sel = "10") THEN | + | _____ (sel = "10") THEN |
− | c <= __; | + | c <= __; |
− | ELSE | + | ELSE |
− | c <= (OTHERS => '__'); | + | c <= (OTHERS => '__'); |
− | END ___ ; | + | END ___ ; |
− | END _________ ; | + | END _________ ; |
− | END _________ ; | + | END _________ ; |
− | --------------------------------------- | + | --------------------------------------- |
− | </syntaxhighlight> | + | </syntaxhighlight> |
+ | {{collapse bottom}} | ||
+ | --> | ||
+ | |||
+ | {{collapse top | EL2 - 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 | ||
+ | {{collapse bottom}} | ||
+ | |||
+ | {{collapse top | EL3 - 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 | ||
+ | {{collapse bottom}} | ||
+ | |||
+ | {{collapse top | EL4 - 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 | ||
+ | {{collapse bottom}} | ||
+ | |||
+ | {{collapse top | 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. | ||
{{collapse bottom}} | {{collapse bottom}} | ||
− | {{collapse top | | + | {{collapse top | EL7 - Resolução dos exercícios do Cap 7}} |
− | *Resolva os exercícios | + | *Resolva os exercícios da capítulo 7 (9-10) pag. 197. |
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
{{collapse bottom}} | {{collapse bottom}} | ||
− | {{collapse top | | + | {{collapse top | EL8 - Resolução dos exercícios do Cap 8}} |
− | |||
− | |||
− | |||
− | |||
*Resolva os exercícios da capítulo 8 (1-7, 9*) pag. 219 a 220. | *Resolva os exercícios da capítulo 8 (1-7, 9*) pag. 219 a 220. | ||
{{collapse bottom}} | {{collapse bottom}} | ||
− | {{collapse top | | + | {{collapse top | EL9 - Resolução dos exercícios do Cap 9}} |
*Resolva os exercícios da capítulo 9 (1-4, 6-9) pag. 238 a 239. | *Resolva os exercícios da capítulo 9 (1-4, 6-9) pag. 238 a 239. | ||
{{collapse bottom}} | {{collapse bottom}} | ||
− | {{collapse top | | + | {{collapse top | EL10 - Resolução dos exercícios do Cap 10}} |
− | *Resolva os exercícios da capítulo 10 (1,2,5 | + | *Resolva os exercícios da capítulo 10 (1,2,5-7, 10-15, 17**) pag. 271 a 274. |
:*Na simulação de cada exercício, faça um versão usando comandos force e run e outra com testbench em vhdl. | :*Na simulação de cada exercício, faça um versão usando comandos force e run e outra com testbench em vhdl. | ||
{{collapse bottom}} | {{collapse bottom}} | ||
− | |||
==Referências Bibliográficas:== | ==Referências Bibliográficas:== |
Edição atual tal como às 15h16min de 28 de junho de 2019
MURAL DE AVISOS E OPORTUNIDADES DA ÁREA DE TELECOMUNICAÇÕES
Registro on-line das aulas
Unidade 2 - Introdução ao VHDL e ambienta EDA - QUARTUS |
---|
Unidade 2 - Introdução ao VHDL e ambienta EDA - QUARTUS
library library_name; use library_name.package)name.all;
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 arch_name of entity_name is [declarative_part] begin statement_part end [architecture] [arch_name];
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;
-- 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;
ls /opt/altera/13.0sp1/quartus/libraries/vhdl/std
ls /opt/altera/13.0sp1/quartus/libraries/vhdl/ieee
ls /opt/altera/13.0sp1/quartus/libraries/vhdl/mentor/arithmetic (Mentor Graphics) ls /opt/altera/13.0sp1/quartus/libraries/vhdl/synopsys/ieee (Synopsys)
ls /opt/altera/16.0/quartus/libraries/vhdl/ieee/2008
Note que na simulação funcional a mudança da saída Q ocorre no instante em que ocorre a borda de subida do clock ou no momento do reset. No entanto, no caso da simulação com timing, existe um atraso de ~6ns nestas mudanças. IMPORTANTE: Na prática normalmente não é necessário fazer a simulação temporal, pois através do Time Quest Report é possivel verificar se o circuito atende as restrições de tempo.
create_clock -name CLK50MHz -period 50MHz [get_ports {*}]
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;
Note que na simulação funcional a mudança da saída Q ocorre no instante em que ocorre a borda de subida do clock ou no momento do reset. No entanto, no caso da simulação com timing, existe um atraso nestas mudanças. IMPORTANTE: Na prática normalmente não é necessário fazer a simulação temporal, pois através do Time Quest Report é possivel verificar se o circuito atende as restrições de tempo.
create_clock -name CLK50MHz -period 50MHz [get_ports {*}]
|
Unidade 3 - Tipos de Dados e Operadores em VHDL | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Unidade 3 - Tipos de Dados e Operadores em VHDL
-- Isso eh uma linha de comentario y <= a * b ; --o sinal y recebe o resultado da multiplicacao a x b
caracter: 'A' 'x' '#' (com aspas simples) string de caracteres: "IFSC" "teste" "teste123"
bit único: '0' '1' 'Z' (com aspas simples) vetor de bits: "0110" "101001Z" (com aspas duplas) vetor de 1 bit: "0" "1" (com aspas duplas) inteiros: 5 1101 1102 (sem aspas)
0 -> '0' 7 -> "0111" ou b"0111" ou B"0111" 1023 -> "001111111111" ou b"1111111111" ou B"1111111111"
44 -> 5*8^1 + 4*8^0 -> O"54" ou o"54" 1023 -> 1*8^3 + 7*8^2 + 7*8^1 + 7*8^0 -> o"1777" 8#1777#
1023 -> 3*16^2 + 15*16^1 + 15*16^0 = X"3FF" ou x"3FF" 16#3FF#
1023 -> 1023 ou 1_023 1000 -> 1000 ou 1_000 ou 1E3
5#320# (3*5^2 + 2*5^1 + 0*5^0) -> 85 3#201#E4 (2*3^2+0*3^1+1*3^0)*3^4 -> 1539
package standard is
type boolean is (false,true);
type bit is ('0', '1');
type severity_level is (note, warning, error, failure);
type integer is range -2147483647 to 2147483647;
type real is range -1.0E308 to 1.0E308;
type time is range -2147483648 to 2147483647
units
fs;
ps = 1000 fs;
ns = 1000 ps;
us = 1000 ns;
ms = 1000 us;
sec = 1000 ms;
min = 60 sec;
hr = 60 min;
end units;
subtype natural is integer range 0 to integer'high;
subtype positive is integer range 1 to integer'high;
type string is array (positive range <>) of character;
type bit_vector is array (natural range <>) of bit;
PACKAGE std_logic_1164 IS
TYPE std_ulogic IS ( 'U', -- Uninitialized
'X', -- Forcing Unknown
'0', -- Forcing 0
'1', -- Forcing 1
'Z', -- High Impedance
'W', -- Weak Unknown
'L', -- Weak 0
'H', -- Weak 1
'-' -- Don't care
);
TYPE std_ulogic_vector IS ARRAY ( NATURAL RANGE <> ) OF std_ulogic;
SUBTYPE std_logic IS resolved std_ulogic;
TYPE std_logic_vector IS ARRAY ( NATURAL RANGE <>) OF std_logic;
Ver pag. 60 a 73 de [2]
x = "1----" -- não funciona em VHDL
std_match(x, "1----") -- funciona em VHDL
LIBRARY ieee;
USE ieee.std_logic_1164.all;
USE ieee.numeric_std.all;
ENTITY operadores IS
PORT (
a, b: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);
mult: OUT STD_LOGIC_VECTOR(? DOWNTO 0);
div: OUT STD_LOGIC_VECTOR(? DOWNTO 0);
sum: OUT STD_LOGIC_VECTOR(? DOWNTO 0);
sub: OUT STD_LOGIC_VECTOR(? DOWNTO 0);
);
END ENTITY;
ARCHITECTURE type_conv_arch OF operadores IS
BEGIN
-- Inserir o código e definir o tamanho das saidas.
END ARCHITECTURE;
OBS: uso da função resize(object,size) --============================================================================
-- RESIZE Functions
--============================================================================
-- Id: R.1
function RESIZE (ARG: SIGNED; NEW_SIZE: NATURAL) return SIGNED;
-- Result subtype: SIGNED(NEW_SIZE-1 downto 0)
-- Result: Resizes the SIGNED vector ARG to the specified size.
-- To create a larger vector, the new [leftmost] bit positions
-- are filled with the sign bit (ARG'LEFT). When truncating,
-- the sign bit is retained along with the rightmost part.
-- Id: R.2
function RESIZE (ARG: UNSIGNED; NEW_SIZE: NATURAL) return UNSIGNED;
-- Result subtype: UNSIGNED(NEW_SIZE-1 downto 0)
-- Result: Resizes the SIGNED vector ARG to the specified size.
-- To create a larger vector, the new [leftmost] bit positions
-- are filled with '0'. When truncating, the leftmost bits
-- are dropped.
Atributos em VHDL.
Em VHDL existem diversos atributos de sintese que controlam a forma como o processo de "Analysis & Synthesis" é realizado pelo Quartus II. Uma listagem completa pode ser encontrada em:
type fruit is (apple, orange, pear, mango);
attribute enum_encoding : string;
attribute enum_encoding of fruit : type is "11 01 10 00";
entity foo is
port (sel : in std_logic;
data : in std_logic_vector(3 downto 0);
o : out std_logic);
end foo;
architecture rtl of foo is
attribute chip_pin : string;
attribute chip_pin of sel : signal is "C4";
attribute chip_pin of data : signal is "D1, D2, D3, D4";
begin
-- Specify additional code
end architecture;
O uso desse atributo sobrepõe a atribuição dos pinos através da IDE do Quartus II, e por isso não é recomendável. O atributo de síntese chip_pin pode ser usado apenas em portas da entidade "top-level" do projeto. .
signal a,b,c : std_logic;
attribute keep: boolean;
attribute keep of a,b,c: signal is true;
signal a,b,c : std_logic;
attribute preserve: boolean;
attribute preserve of a,b,c: signal is true;
signal reg1: std_logic;
attribute noprune: boolean;
attribute noprune of reg1: signal is true;
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
attribute attribute_name: attribute_type;
attribute attribute_name of entity_tag [signature]: entity_class is value;
Exemplo:
Uso da instrução ALIAS.
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;
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Unidade 4 - Código Concorrente |
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Unidade 4 - Código Concorrente
<optional_label>: <target> <=
<value> when <condition> else
<value> when <condition> else
<value> when <condition> else
...
<value>;
<optional_label>: with <expression> select
<target> <=
<value> when <choices>,
<value> when <choices>,
<value> when <choices>,
...
<value> when others;
CONFIGURATION which_mux OF mux IS
FOR Operator_only END FOR;
-- FOR with_WHEN END FOR;
-- FOR with_SELECT END FOR;
END CONFIGURATION;
label: FOR identificador IN faixa GENERATE
[Parte_Declarativa
BEGIN]
Instruções_concorrentes
...
END GENERATE [label];
---------------------
-- FILE my_pkg.vhd --
---------------------
library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
package my_pkg is
type a_slv is array(natural range <>) of std_logic_vector (3 downto 0);
end package;
---------------------------
-- FILE vector_adder.vhd --
---------------------------
library ieee work;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.numeric_std.all;
use work.my_pkg.all;
entity vector_adder is
generic (N : natural := 4);
port (
a : in a_slv (0 to N-1);
soma : out std_logic_vector (3 downto 0));
end entity;
-- Versão que realiza a soma diretamente, mas que precisa modificar o código de acordo com o número de entradas.
architecture ifsc_v1 of vector_adder is
signal soma_sig : signed(3 downto 0);
begin
-- soma_sig <= signed(a(0)) + signed(a(1))
-- soma_sig <= signed(a(0)) + signed(a(1)) + signed(a(2))
soma_sig <= signed(a(0)) + signed(a(1)) + signed(a(2)) + signed(a(3));
soma <= std_logic_vector(soma_sig);
end architecture;
-- Versão que realiza a soma usando um FOR GENERATE
architecture ifsc_v2 of vector_adder is
begin
end architecture;
---------------------------
-- FILE vector_adder.vhd --
---------------------------
configuration ifsc_cfg of vector_adder is
-- for ifsc_v1 end for;
for ifsc_v2 end for;
end configuration;
entity bin2gray is
generic (N : natural := 4 )
port
(
b : in std_logic_vector(____)
g : out std_logic_vector(____)
)
end entity
architecture ifsc of ____ is
begin
end architecture
entity gray2bin is
generic (N : natural := 4 )
port
(
g : in std_logic_vector(____)
b : out std_logic_vector(____)
)
end entity
architecture ifsc of ____ is
begin
end architecture
function "+" (L, R: UNSIGNED) return UNSIGNED;
-- Result subtype: UNSIGNED(MAX(L'LENGTH, R'LENGTH)-1 downto 0).
-- Result: Adds two UNSIGNED vectors that may be of different lengths.
function "-" (L, R: UNSIGNED) return UNSIGNED;
-- Result subtype: UNSIGNED(MAX(L'LENGTH, R'LENGTH)-1 downto 0).
-- Result: Subtracts two UNSIGNED vectors that may be of different lengths.
function "*" (L, R: UNSIGNED) return UNSIGNED;
-- Result subtype: UNSIGNED((L'LENGTH+R'LENGTH-1) downto 0).
-- Result: Performs the multiplication operation on two UNSIGNED vectors
-- that may possibly be of different lengths.
function "/" (L, R: UNSIGNED) return UNSIGNED;
-- Result subtype: UNSIGNED(L'LENGTH-1 downto 0)
-- Result: Divides an UNSIGNED vector, L, by another UNSIGNED vector, R.
-- NOTE: If second argument is zero for "/" operator, a severity level of ERROR is issued.
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Unidade 5 - Código Sequencial |
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Unidade 5 - Código Sequencial
[rótulo:] PROCESS [(lista_de_sensibilidade)] [IS]
[parte_declarativa]
BEGIN
afirmação_sequencial;
afirmação_sequencial;
...
END PROCESS [rótulo];
[rótulo:] IF condição THEN
afirmação_sequencial;
afirmação_sequencial;
...
ELSIF condição THEN
afirmação_sequencial;
afirmação_sequencial;
...
ELSE
afirmação_sequencial;
afirmação_sequencial;
...
END IF [rótulo];
Avaliação A1 - UN2, UN3, UN4
[rótulo:] LOOP
afirmação_sequencial;
afirmação_sequencial;
...
END LOOP [rótulo];
[rótulo:] FOR identificador IN faixa LOOP
afirmação_sequencial;
afirmação_sequencial;
...
END LOOP [rótulo];
[rótulo:] WHILE condição LOOP -- Executa as "afirmações enquanto a "condição" for verdadeira
afirmação_sequencial;
afirmação_sequencial;
...
END LOOP [rótulo];
[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];
[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];
[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;
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Unidade 6 - Projeto a nível de Sistema |
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Unidade 6 - Projeto a nível de Sistema
Assim a entity Timer00_99 ENTITY timer00_99seg
GENERIC (D : INTEGER;
fclock : INTEGER;
U : INTEGER);
PORT (clk50MHz : IN STD_LOGIC;
RST : IN STD_LOGIC;
clk1seg : OUT STD_LOGIC;
SSD_Dseg : OUT STD_LOGIC_VECTOR(0 TO 6);
SSD_Useg : OUT STD_LOGIC_VECTOR(0 TO 6));
END ENTITY;
Será declarada como um COMPONENT COMPONENT timer00_99seg
GENERIC (D : INTEGER;
fclock : INTEGER;
U : INTEGER);
PORT (clk50MHz : IN STD_LOGIC;
RST : IN STD_LOGIC;
clk1seg : OUT STD_LOGIC;
SSD_Dseg : OUT STD_LOGIC_VECTOR(0 TO 6);
SSD_Useg : OUT STD_LOGIC_VECTOR(0 TO 6));
END COMPONENT;
comp1 : timer00_99seg
GENERIC MAP (2, 10, 3)
PORT MAP (clk50MHz,RST, clk1seg, SSD_Dseg, SSD_Useg);
comp1 : timer00_99seg
GENERIC MAP ( D => 2, U => 3,
fclock => 10,
PORT MAP ( clk50MHz => clk50MHz,
RST => RST,
clk1seg => clk1seg,
SSD_Dseg => SSD_Dseg,
SSD_Useg => SSD_Useg);
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Unidade 7 - Maquinas de Estado Finitas |
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Unidade 7 - Maquinas de Estado Finitas
LIBRARY ieee;
USE ieee.std_logic_1164.ALL;
----------------------------------------------------------
ENTITY < entity_name > IS
PORT (
clk, rst : IN STD_LOGIC;
input : IN < data_type > ;
output : OUT < data_type >);
END < entity_name > ;
----------------------------------------------------------
ARCHITECTURE < architecture_name > OF < entity_name > IS
TYPE state IS (A, B, C, ...);
SIGNAL pr_state, nx_state : state;
ATTRIBUTE ENUM_ENCODING : STRING; --optional attribute
ATTRIBUTE ENUM_ENCODING OF state : TYPE IS "sequential";
BEGIN
------Logica Sequencial da FSM:------------
PROCESS (clk, rst)
BEGIN
IF (rst = '1') THEN
pr_state <= A;
ELSIF (clk'EVENT AND clk = '1') THEN
pr_state <= nx_state;
END IF;
END PROCESS;
------Logica Combinacional da FSM:------------
PROCESS (pr_state, input)
BEGIN
CASE pr_state IS
WHEN A =>
output <= < value > ;
IF (input =< value >) THEN
nx_state <= B;
...
ELSE
nx_state <= A;
END IF;
WHEN B =>
output <= < value > ;
IF (input =< value >) THEN
nx_state <= C;
...
ELSE
nx_state <= B;
END IF;
WHEN ...
END CASE;
END PROCESS;
------Seção de Saída (opcional):-------
PROCESS (clk, rst)
BEGIN
IF (rst = '1') THEN
new_output <= < value > ;
ELSIF (clk'EVENT AND clk = '1') THEN --or clk='0'
new_output <= output;
END IF;
END PROCESS;
END < architecture_name > ;
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Unidade 8 - Testbench | ||||||||
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Unidade 8 - Testbench
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- Aula 41 (7 jun)
- Revisão para avaliação A2
- Implementar um debouncer de chave mecânica, considerando que o período de bouncing é de no máximo 10ms.
- Considere que existe disponível um sinal de clock de 1ms.
FONTE: Pedroni.
- Usando um clock de 50MHz, gere os sinais de clock com duração de 1ms e de 1 segundo.
- Use duas instância de um componente divisor de clock para fazer o circuito hierárquico.
- Aula 42 (10 jun)
- Avaliação A2
Unidade 9 - Projeto Final |
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Unidade 9 - Projeto Final
FUNCTION e PROCEDURE (são chamados de subprogramas), e podem ser construídos 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. ERROR é o valor "default" [9].
function nome_funçao (lista_parametros_entrada) return tipo_saida is
declarações
begin
afirmações sequenciais
end function;
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;
1) A parte inicial do projeto deve ter sua especificação concluída até o dia 14/06.
type string is array (positive range <>) of character;
type character is (
nul, soh, stx, etx, eot, enq, ack, bel,
bs, ht, lf, vt, ff, cr, so, si,
dle, dc1, dc2, dc3, dc4, nak, syn, etb,
can, em, sub, esc, fsp, gsp, rsp, usp,
' ', '!', '"', '#', '$', '%', '&', ''',
'(', ')', '*', '+', ',', '-', '.', '/',
'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7',
'8', '9', ':', ';', '<', '=', '>', '?',
'@', 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G',
'H', 'I', 'J', 'K', 'L', 'M', 'N', 'O',
'P', 'Q', 'R', 'S', 'T', 'U', 'V', 'W',
'X', 'Y', 'Z', '[', '\', ']', '^', '_',
'`', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g',
'h', 'i', 'j', 'k', 'l', 'm', 'n', 'o',
'p', 'q', 'r', 's', 't', 'u', 'v', 'w',
'x', 'y', 'z', '{', '|', '}', '~', del );
-- Declaração dos objetos
constant mensagem1 : String(1 to 25) := "Este é um teste de string";
constant N: natural := 7;
signal letra1 : character;
signal mensagem2 : string(1 to 29);
signal mensagem3 : string(1 to 3);
signal letra_nat : natural range 0 to 2**N-1;
signal letra_slv : std_logic_vector(N-1 downto 0);
-- Uso dos objetos na ARCHITECTURE
mensagem2 <= mensagem1(1 to 5) & "não " & mensagem1(6 to 25);
-- Resulta na STRING "Este não é um teste de string"
mensagem3 <= 'D' & 'L' & 'P';
-- Resulta na STRING "DLP"
letra1 <= mensagem2(6)
-- Resulta no CHARACTER 'u'
-- posiçao da letra na tabela ascii => resulta em natural de 0 a 255
letra_nat <= character'pos(letra1);
-- letra convertida para slv de N bits
-- necessita de std_logic_1164 e numeric_std
letra_slv <= std_logic_vector(to_unsigned(character'pos(letra1),N));
Figura - Simulação da transmissão sequencial das letras de uma palavra
ATUAL
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- Aula 50 (08 jul)
- Avaliação de recuperação R12.
Avaliações
Atividade Relâmpago (AR)
As atividades relâmpago são atividades avaliativas opcionais que darão BôNUS adicionais ao aluno na próxima avaliação. Elas normalmente consistem de soluções simples para algum problema ou sistema. Elas são enunciadas na aula, e o prazo e a entrega serão definidos no Moodle. Não são aceitas entregas tardias, e apenas 2 alunos podem receber o bonus. A pontuação das atividades é informada a cada atividade.
Avaliação A1
- Conteúdo avaliado serão as unidades 2 a 4 (cap 1 - 5)
- Data da avaliação (25/04/2019) - Local: LabSiDi.
Avaliação A2
- Conteúdo avaliado serão as unidades 5 a 7 (Cap 6 a 9)
- Data da avaliação () - Local: LabSiDi.
Recuperação R12
- Esta avaliação somente será realizada se necessária, e deverá ser feita na última semana letiva do semestre
- Conteúdo avaliado será as unidades 2 a 7
- Data da avaliação () - Local: LabSiDi.
- As avaliações A1 e A2 são com consulta apenas as folhas de consulta entregues:
- VHDL Quick Reference - SynthWorks
- VHDL Types and Operators Quick Reference - SynthWorks
- ModelSim Quick Reference - SynthWorks
- Tabelas das figuras 3.6, 3.10 e 4.1 do livro do Pedroni.
- Arquivo:Numeric std conversions.png
- Dica use também como fonte de consulta os templates do Quartus.
- Ao final das avaliações o aluno deverá enviar a avaliação para a plataforma Moodle com os arquivos solicitados.
Projeto Final (PF)
- O projeto final é uma atividade de avaliação desenvolvida em equipe, e consiste no desenvolvimento de um sistema que aplica os conhecimento adquiridos durante o semestre. A avaliação do projeto final corresponde a no mínimo 45% do peso no conceito final. São avaliados no projeto final os quesitos: 1) Sistema desenvolvido (projeto, simulação e realização, demostração do harware); 2) Relatório com a documentação completa do projeto; 3) A avaliação individual do aluno durante o desenvolvimento do projeto e/ou entrevista (avaliação oral).
PF - Projeto Final - Sistema de transmissão serial assíncrono (Entrega e prazos ver Moodle) |
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Links uteis para entender o projeto:
- artigo explicando o que é a transmissão serial.
- Exemplo de transmissor e receptor assincrono
- Raspberry Pi Hardware Reference, Warren Gay pag. 92-94
Atividades Extraclasse (AE)
- Entrega dos Atividades Extraclasse ao longo do semestre AE(0) a AE(N). A entrega, detalhes e prazos serão indicados na plataforma Moodle.
Estudos livres sem entrega de documentação (EL)
- Os estudos livres são fortemente recomendados aos alunos como forma de melhor compreender o assunto estudado em cada unidade. Nas listas de exemplos e exercícios, os essenciais estão destacados em negrito. Não há prazos nem entregas desses estudos no Moodle, mas pede-se que os alunos realizem esses estudos e tirem suas dúvidas nas aulas destinadas a resolução de exercícios, ou nos minutos iniciais das aulas.
EL2 - Resolução dos exercícios do Cap 3 |
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EL3 - Resolução dos exercícios do Cap 4 |
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EL4 - Resolução dos exercícios do Cap 5 |
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EL6 - Resolução dos exercícios do Cap 6 |
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EL7 - Resolução dos exercícios do Cap 7 |
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EL8 - Resolução dos exercícios do Cap 8 |
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EL9 - Resolução dos exercícios do Cap 9 |
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EL10 - Resolução dos exercícios do Cap 10 |
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Referências Bibliográficas:
- ↑ 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 PEDRONI, Volnei A. Circuit Design and Simulation with VHDL; 2ª ed. Massachusetts-EUA:MIT, 2010. 608 p. ISBN 9780262014335