DI2022802 2021 1 AULA16

Lista de Exercícios para AT3

Parte 1 - VHDL

1. O que significa CPLD, FPGA e VHDL?
2. Quais as principais vantagens no uso do VHDL?
3. Quais as etapas de um ciclo de projeto de sistemas em VHDL?
4. Qual a diferença entre uma Entidade (entity) e uma Arquitetura (architecture)?
5. O que são os Ports?
6. Que tipo de pinos (ports) existem e onde são aplicados?
7. O que é uma Descrição comportamental?
8. O que é uma Descrição por fluxo de dados?
9. O que é uma Descrição estrutural?
10. Quais são as regras para a formação dos Identificadores?
11. O que é uma constante?
12. Qual a diferença de Sinais e de Variáveis?
13. Quais os tipos de dados disponíveis em VHDL?
14. Projetar e simular:
    1. Biestável tipo JK com clock e borda de subida, com descrição comportamental.
    2. Idem, com Preset e Clear assíncronos
15. Realizar o projeto de um contador síncrono, com uma sequência pré-definida em VHDL e simular.
16. Comentar os exemplos:
    1. Exemplo 1

        
       library ieee;
       use ieee.std_logic_1164.all;
       
       entity FF_D is
       	port
       	(
       		D	: in  std_logic;
       		clk	: in  std_logic;
       		Q	: out std_logic
       	);
       end FF_D;
       
       architecture Ex1 of FF_D is
       begin
       -- Update the register output on the clock's rising edge
       process (clk)
       begin
       	if (rising_edge(clk)) then
       		Q <= D;
       	end if;
       end process;
       end Ex1;
       

    2. Exemplo 2

        
       library ieee;
       use ieee.std_logic_1164.all;
        
       ENTITY ff_jk is
           port(j,k,clk: in bit;
                q: out bit);
       END ff_jk;
        
       ARCHITECTURE teste of ff_jk is
       BEGIN
       
       process(clk)
       variable temp : bit :='0';
       begin
       	if( falling_edge(clk) ) then
       		if (j='1' and k='0') then
       			temp:='1';
       		elsif (j='0' and k='1') then
       			temp:='0';
       		elsif (j='1' and k='1') then
       			temp:= not temp;
       		else
       			temp:=temp;
       		end if;
       		q<=temp;
       	end if;
       end process;
       END teste;
       

    3. Exemplo 3

        
       library ieee;
       use ieee.std_logic_1164.all; 
       use ieee.std_logic_arith.all;
       
       entity CONTADOR is
       port(
       	CLK:	in  std_logic;
           	RESET:	in  std_logic;
       	ENABLE:	in  std_logic;
       	Q:	out std_logic_vector (3 downto 0)
       );
       end CONTADOR;
       
       architecture CONTADOR_arq of CONTADOR is 
       begin
       	process(CLK,RESET)
       		variable X: integer range 0 to 15;
       	begin
       		if (RESET = '1') then
       			X := 0;
       
       		elsif (CLK'event and CLK='1') then
       			if (ENABLE = '1') then
       				X := X + 1;
       			end if;
       		end if;
       
       		Q <= conv_std_logic_vector(X, 4);
       
       	end process;
       end CONTADOR_arq;
       

Parte 2 - Simulador

1. O que é o ModelSIM?
2. Para que serve o ModelSIM?
3. O que é o Jumpstart que aparece na primeira vez que se executa o ModelSIM?
4. O que é um testbench?
5. O que eu devo fazer para rodar um simulação? Onde devo clicar?
6. O que é Wave? Esse termo é utiliza pra quê?
7. O que é "passo da simulação"?
8. O que é "tempo de simulação"?
9. Tente simular o seguinte código VHDL abaixo. É importante estabelecer um passo de simulação na ordem 100 ps. Perceba também que, quando ele atinge a contagem de 15 ele para de contar. Tente resolver esse problema alterando o range e/ou mudando a forma com que as informações são enviadas para o saída.

   library ieee;
   use ieee.std_logic_1164.all; 
   use ieee.std_logic_arith.all;
   
   entity CONTADOR is
   port(
   	CLK:	in  std_logic;
       	RESET:	in  std_logic;
   	ENABLE:	in  std_logic;
   	Q:	out std_logic_vector (3 downto 0)
   );
   end CONTADOR;
   
   architecture CONTADOR_arq of CONTADOR is 
   begin
   	process(CLK,RESET)
   		variable X: integer range 0 to 15;
   	begin
   		if (RESET = '1') then
   			X := 0;
   
   		elsif (CLK'event and CLK='1') then
   			if (ENABLE = '1') then
   				X := X + 1;
   			end if;
   		end if;
   
   		Q <= conv_std_logic_vector(X, 4);
   
   	end process;
   end CONTADOR_arq;
   

10. Tente simular o seguinte código:

    library ieee;
    use ieee.std_logic_1164.all;
     
    ENTITY mux4x1 is
        port(i0, i1, i2, i3: in bit;
             a0, a1: in bit;
             y: out bit);
    END mux4x1;
     
    ARCHITECTURE teste of mux4x1 is
    BEGIN
        y <= i0 when a1='0' and a0='0' else
             i1 when a1='0' and a0='1' else
             i2 when a1='1' and a0='0' else
             i3;
    END teste;
    

Parte 3 - Software Quartus

1. O que é um Ambiente de Software EDA?
2. Um software EDA normalmente possui quatro entrada de dados do projeto. Quais são e para que servem?
3. Qual a maneira mais fácil de criar um projeto no software Quartus?
4. O que é um diagrama esquemático?
5. O que é a ferramenta "símbolos" (componentes)?
6. Quais as bibliotecas principais de "componentes"?
7. Como se divide a biblioteca "Primitives".
8. Quais os três tipos de "pinos"?
9. Nos projetos, porque usar Ciclone II - EP2C35F672C6?
10. Por que o nome do projeto deve ser o mesmo que da entidade (entity)?
11. Para que eu devo "compilar" meu projeto?
12. Para que simular meu projeto?
13. Na configuração da simulação, para que definir "End Time" e "Grid Size"?
14. Ao rodar a simulação eu posso configurá-la para Timing ou Functional? Qual a diferença entre os dois tipos de simulação?
15. Desenvolvimento via diagrama esquemático, utilizando portas lógicas discretas, a montagem de um circuito combinacional capaz de executar a seguinte operação: $S(A,B,C,D)=(A.B)\oplus (C.D)$
16. Desenvolva via diagrama esquemático, utilizando FF tipo D (CI 7474), a montagem de um circuito do contador Johnson de 4 bits. Simule o funcionamento do circuito
17. Desenvolva via diagrama esquemático, um circuito MUX de 4 entradas. Simule o funcionamento do circuito.
18. Desenvolva via diagrama esquemático, um circuito do contador em anel de 4 saídas com clear e preset em apenas um dos FF. Simule o funcionamento do circuito.

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