3963

11

-------------------------------------------------------------------------------

--

-------------------------------------------------------------------------------

--

--

-------------------------------------------------------------------------------

--

-- Description :

--

-------------------------------------------------------------------------------

--{{ Section below this comment is automatically maintained

--and may be overwritten

--{entity {start} architecture {start}}

library IEEE;

use IEEE.STD_LOGIC_1164.all;

entity start is port(

x: in STD_LOGIC;

y: out STD_LOGIC

);

end start;

--}} End of automatically maintained section

architecture start of start is begin

-- enter your statements here -- end start;

12

Опишем элемент «инвертор». В описании вход x, выход y. Функция сум-

матора имеет вид.

Реализуем эту функцию в разделе архитектура. Полный текст модели (ис-

ключена часть комментариев) приведен ниже. Описание функций очевидно и не требует пояснений. Обратите внимание на символ присваивания <=.

library IEEE;

use IEEE.STD_LOGIC_1164.all;

entity start is port(

x: in STD_LOGIC;

y: out STD_LOGIC

);

end start;

architecture start of start is begin

y <= not x; end start;

После ввода текста файла нужно выполнить его компиляцию. Компиляция текущего активного файла выполняется кнопкой Compile . Если в проекте не-

сколько VHDL-файлов и необходимо компилировать все, то нажимаете кнопку

Compile All.

Следующим шагом работы с проектом является его моделирование. Пред-

варительно создаем окно (и файл) Waveform кнопкой . После создания окна формируем подмножество переменных для наблюдения в процессе моделирова-

ния. Для этого в окне проекта Design Browser активизируем окно

Structure (кнопки окон проекта в нижней части окна Design Browser). Пе-

ретаскиваем мышью в колонку Name окна Waveform имена переменных, кото-

рые необходимо наблюдать (формируем состав протокола моделирования). На рис. 8 приведен фрагмент окна моделирования. В число наблюдаемых включены вход X и выход Y элемента. Затем необходимо присвоить переменным значения.

13

Это можно сделать в окне Stimulators, которое открывается кнопкой . Вид окна для рассматриваемого примера приведен на рис. 9.

Рисунок 8. Окно Design Browser.

Рисунок 9. Окно формирования (стимуляции) значений переменных. при моделировании Stimulators

Можно задавать значения непосредственно в поле Enter formula. Через за-

пятую вводятся пары: значение сигнала и, через пробел, момент времени. Ввод

14

заканчивается заданием периода повторения формулы. Обязательно указание размерности времени. После задания значений переменных следует задать об-

щее время моделирования в соответствующем окне панели, например 210нС , и

нажать кнопку Run.

Результат моделирования приведен на рис. 10. Показана часть панелей ин-

струментов. Как можно судить по результату, инвертор на уровне функций опи-

сан правильно.

Рисунок 10. Результат моделирования.

Варианты для самостоятельной работы:

1Создать блок И-НЕ и протестировать его функционирование.

2Создать блок И и протестировать его функционирование.

3Создать блок ИЛИ и протестировать его функционирование.

4Создать блок ИЛИ-НЕ и протестировать его функционирование.

5Какие из обеспечений САПР задействованы для выполнения задания.

16

Таблица 1

При реализации регистров состояний и выходов на D-триггерах после до-

определения функций комбинационной части автомата Мили получим:

В уравнениях ф и d2 - входы регистра состояний, ъх и z2 регистра выхо-

дов.

1.1. Модель УА Мили

Опишем функции комбинационной части УА на VHDL. --{entity {fgpi} architecture {fgpi}} library IEEE; use IEEE.STD_LOGIC_1164.all; entity fgpi is --

port( wd, pusk, ctO, q1, q2 : in STD_LOGIC; -- d1, d2, z1, z2 : out STD_LOGIC);

-end fgpi;

architecture fgpi of fgpi is –begin -- функции комбинационной части

17

автомата

z1<=wd and (not q1) and (not q2);

z2<=((not wd) and pusk and(not ctO) and (not q2)) or ((not ctO) and q1); d1<=((not wd) and pusk and (not ct0) and (not q2))or ((not ct0) and q1); d2<=wd and (not q1); end fgpi;

Память автомата реализуем на микросхеме ТМ8 - четыре D - триггера с общими входами начальной установки - r и записи по фронту импульса с (Рис.

architecture TM8 of TM8 is begin

process (d1, d2, d3, d4, c, r) -- Вычисление процесса только при изменении

-- переменных, перечислены в скобках begin

18

-- Начальная установка при r=1 (RESET) if (r =

'1') then q1<='0'; nq1<='1'; q2<='0'; nq2<='1';

q3<='0'; nq3<='1'; q4<='0'; nq4<='1';

elsif (c'event and c='1' and r='0') -- Так выделяется фронт им-

пульса

-- запись данных по фронту тактового импульса then q1<=d1; nq1<= not d1; q2<=d2; nq2<= not d2; q3<=d3; nq3<= not d3; q4<=d4; nq4<= not d4;

end if; end process; end TM8;

Объединим полученные модели в схему УА, которая в обозначениях AC- TIVE-HDL приведена на рис. Инверсные выходы триггеров не используются

19

Нажав кнопку ^ преобразуем схему в VHDL-текст. Затем выполним

п

реобразуем схему в VH компиляцию полученного VHDL текста (Compile ^ ) и

моделирование авто-

_п_г

мата (Waveform ™ ).

В таблице приведены результаты моделирования управляющего автомата.

Вертикальными линиями помечены моменты формирования выходных сигна-

лов.

Результаты моделирования управляющего автомата Мили

1.2. Операционная часть устройства

Для завершения проекта нам нужна модель счетчика, который может ра-

ботать в режиме параллельной записи данных и вычитания и логика для фор-

мирования сигналов. Используем счетчик ИЕ7, УГО которого приведено на рис.

25. Его функционирование также опишем на языке VHDL и выполним мо-

делирование для проверки правильности описания.

IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.all;

-- описание портов (входов-выходов) объекта entity ie7 is port(

d1, d2, d3, d4, dw, ucu, ucd,urs: in STD_LOGIC; q1, q2, q3, q4, wpu, wpd : out STD_LOGIC); end ie7;

-- Описание функционирования счетчика architecture ie7 of ie7 is

signal z : STD_LOGIC_VECTOR(0 to 3); -- внутреннее состояние счетчика begin

N: process (d1, d2, d3, d4, dw, ucu, ucd,urs) begin

--Начальная установка сигналов при urs=1 if (urs=T) then z<=(others=>'0') ; wpu<='0'; wpd<='0';

--параллельная запись данных с входов D elsif (urs='0' and dw='0') then z(0)<=d1; z(1)<=d2; z(2)<=d3; z(3)<=d4;

--Режим суммирования

elsif (urs='0' and dw='1' and ucd-1' and ucu'event and ucu='1')

then if(z(0)='1' and z(1)='1' and z(2)='1' and z(3)='1') then wpu<='1'; end if; z <= z + 1 ;

-- Режим вычитания