Piotr Kawalec

Wykład VII - 1

Wykład VII

Podstawowe pojęcia języka

opisu i projektowania

sprzętu VHDL

Komputerowe projektowanie układów srt

Piotr Kawalec

Wykład VII - 2

Komputerowe projektowanie układów srt

Plan wykładu VII



Powstanie języka VHDL



Podstawowe pojęcia leksykalne



Literały pojedyncze i wielokrotne



Deklaracje obiektów



Wyrażenia



Zapis projektów w języku VHDL

Piotr Kawalec

Wykład VII - 3

Komputerowe projektowanie układów srt

Zalety języka VHDL

Piotr Kawalec

Wykład VII - 4

Komputerowe projektowanie układów srt

Kalendarz powstawania języka VHDL

Piotr Kawalec

Wykład VII - 5

Komputerowe projektowanie układów srt

Podstawowe pojęcia leksykalne
języka VHDL



literały -

napisy reprezentujące dane - z ich

sposobu zapisu wynikają ich

wszystkie

właściwości w tym ich

wartości



identyfikatory

(nazwy)

- ciągi liter i cyfr

rozpoczynające się od litery



deklaracje obiektów -

deklaracje stałych ,

zmiennych, sygnałów i plików



wyrażenia -

wzory ujmujące operatory i

argumenty

określające sposób

obliczenia lub

określenia

wartości

Piotr Kawalec

Wykład VII - 6

Komputerowe projektowanie układów srt

Literały pojedyncze (skalary)



character

- pojedynczy znak kodu ASCII

objęty

apostrofami np:

‘A’

lub

‘a’



bit

- reprezentuje wartość sygnałów

‘1’

lub

‘0’



std_logic

reprezentuje wartość sygnałów wg.

IEEE1164:



U

niezainicjalizowany



X

nieznany (forcing an unknown)



0

silne zero (forcing 0)



1

silne jeden (forcing 1)



Z

wysoka impedancja



W

słaby nieznany (weak unknown)



L

słabe zero (weak 0)



H

słabe jeden (weak 1)



-

nieistotny

Piotr Kawalec

Wykład VII - 7

Komputerowe projektowanie układów srt

Literały pojedyncze (skalary)



booloean

- reprezentuje dwie dyskretne

wartości:

TRUE FALSE



real

- reprezentuje wartość

zmiennoprzecinkową

typowo od -1.0E+38 do 1.0 E+38 z precyzją

sześciu

cyfr po przecinku



integer

- reprezentuje wartość całkowitą

typowo od -2 147 483 647 do + 2 147 483 647



time -

reprezentuje jedyną zdefiniowaną

wielkość

fizyczną –

to jest czas fs, ps, ns, us,

ms, sec, min, h

Piotr Kawalec

Wykład VII - 8

Komputerowe projektowanie układów srt

Literały wielokrotne (tablice)



string

- ciąg znaków kodu ASCII objęty

cudzysłowami

“Taki sobie

string” “xqre”



bit_vector

- ciąg wartości sygnałów w

zapisie

binarnym lub

heksadecymalnym objęty
cudzysłowami

”0001_1100”

”00FF”



std_logic_vector

- ciąg wartości sygnałów

std_logic

objęty

cudzysłowami

”1L0Z”

Piotr Kawalec

Wykład VII - 9

Komputerowe projektowanie układów srt

Deklaracje obiektów



Identyfikatory

muszą

zaczynać się od

litery

, a

dalej można dołączać

litery , cyfry

lub podkreślnik

(pojedynczy )



VHDL

nie rozróżnia

wielkości liter (not case

sensitive)



Identyfikatorami

nie mogą być

słowa

kluczowe

języka !!!

Piotr Kawalec

Wykład VII - 10

Komputerowe projektowanie układów srt

Deklaracje obiektów



Są to deklaracje stałych , zmiennych,

sygnałów



Ograniczenia zakresu sygnałów i zmiennych:

range

{low_val

to

high_val |

high_val

downto

low_val}

integer

range

1

to

10 ;

bit_vector (7

downto

0) ;



deklaracje stałych



pojedynczych

constant

name : TYPE := wyrażenie;

constant

Cycle : time := 50 ns;

Piotr Kawalec

Wykład VII - 11

Komputerowe projektowanie układów srt

Deklaracje obiektów



deklaracje stałych



tablice

constant

name : ARRAY_TYPE

[(ogr.indeksu)] := wyrażenie;

constant

SIX : bit_vector := “0110”;

constant

SIX : std_logic_vector (0 to

3):= “0110”;

Piotr Kawalec

Wykład VII - 12

Komputerowe projektowanie układów srt

Deklaracje obiektów



deklaracje sygnałów



pojedyncze

signal

name(s) : TYPE[ogr. zakresu]

[:= wyrażenie];



tablice

signal

name(s) : ARRAY_TYPE[ogr.

zakresu][:= wyrażenie];

Entity port

(name(s):DIR_TYP[ogr.

zakresu][:=

wyrażenie]);

Piotr Kawalec

Wykład VII - 13

Komputerowe projektowanie układów srt

Wyrażenia



W języku VHDL argumenty wyrażeń

muszą

być tego samego typu



Operatory wyrażeń



logiczne

and ornand nor xor not



relacji

= /= < <= > >=



połączenia &



arytmetyczne + - * / mod rem **

abs



VHDL 93 sll srl slasra rolror xnor

Piotr Kawalec

Wykład VII - 14

Komputerowe projektowanie układów srt

Priorytet operatorów



operatory różne

**

abs not



operatory multiplikatywne

* /

mod

rem



operatory znaku

+

-



operatory addytywne

+ - &



operatory przesunięć

sll srl sla sra

rol ror



operatory relacji

= \= < <=

> >=



operatory logiczne

and or nand nor

xor xnor

Piotr Kawalec

Wykład VII - 15

Komputerowe projektowanie układów srt

Zasady specyfikacji w języku VHDL



Projekt w języku VHDL powstaje w

dwóch

etapach:



deklaracja jednostki projektowej

(entity)


opis architektury projektu

(architecture)



Dla każdego projektu istniej tylko jedna

deklaracja jednostki projektowej,

natomiast

może istnieć kilka deklaracji architektur

połączonych z jedną jednostką

projektową

Piotr Kawalec

Wykład VII - 16

Komputerowe projektowanie układów srt

Struktura projektu w języku VHDL

Jednostka projektowa

ENTITY

Architektura projektu

ARCHITECTURE

1

Architektura projektu

ARCHITECTURE

n

• • •

Piotr Kawalec

Wykład VII - 17

Komputerowe projektowanie układów srt

Tworzenie jednostki projektowej



Deklaracja

entity

jest interfejsem

projektowanego

układu

deklaracja_jednostki_projektowej:=

entity

identyfikator

is

[

generic

(lista_parametrów); ]

[

port

(lista_portów); ]

[deklaracje {stałych, typów,
sygnałów }]
[

begin

instrukcje_współbieżne ]

end

[

entity

] [ nazwa jednostki ];

Piotr Kawalec

Wykład VII - 18

Komputerowe projektowanie układów srt

Tworzenie jednostki projektowej



Deklaracja

entity

zapewnia kompletną

informację

do połączenia układu ze światem

zewnętrznym dla

celów funkcjonalnego działania i testowania.



Słowo kluczowe

port

definiuje listę i typ

wyprowadzeń

Piotr Kawalec

Wykład VII - 19

Komputerowe projektowanie układów srt

Deklaracje wyprowadzeń



Rodzaje wyprowadzeń:

in

-

wejście;

out

-

wyjście;

inout

-

wyprowadzenie dwukierunkowe;

buffer

-

wyjście buforowe

Piotr Kawalec

Wykład VII - 20

Komputerowe projektowanie układów srt

Przykłady opisu jednostki
projektowej



deklaracja układu o 4 wejściach i jednym wyjściu

entity

bramki

is

port

(

A:

in

BIT_VECTOR (0

to

3);

B:

out

BIT

);

end

bramki;

Piotr Kawalec

Wykład VII - 21

Komputerowe projektowanie układów srt

Przykłady opisu jednostki
projektowej



deklaracja układu o dwóch wejściach

256 bitowych oraz jednym wyjściu

entity

KOMPARATOR

is

port

(

A:

in

BIT_VECTOR (255

downto

0);

B:

in

BIT_VECTOR (255

downto

0);
C:

out

BIT

);

end

KOMPARATOR;

Piotr Kawalec

Wykład VII - 22

Komputerowe projektowanie układów srt

Tworzenie architektury układu

ciało_architektoniczne : =

architecture

identyfikator

of

nazwa_jednostki_projektowej

is

część_deklaracyjna_ciała

[

begin

instrukcje_współbieżne ]

end

[

architecture

]

[ identyfikator ];

Piotr Kawalec

Wykład VII - 23

Modelowanie elementów dyskretnych

o charakterystyce przekaźnikowej



Elementy elektroniczne (czas propagacji t

p

~ ns)



symulacja funkcjonalna



symulacja czasowa



Elementy przekaźnikowe (czas propagacji ~

ms)



symulacja funkcjonalna



symulacja czasowa ???

x

1

x

n

y

1

y

m

Symulatory logiczne

Symulatory logiczne

Piotr Kawalec

Wykład VII - 24

Określanie zależności czasowych w języku

VHDL

Y1<= X

after

t;

t,t1 [fs - hr]

Y2<=

transport

X

after

t;

t1 << t

Y3<=

reject

t1

inertial

X

after

t;

X

Y1

Y2

Y3

propagacja

Piotr Kawalec

Wykład VII - 25

Modelowanie zależności czasowych

w języku VHDL

Piotr Kawalec

Wykład VII - 26

Specyfikacja działania przekaźnika w języku VHDL

С1

A

F

B

С2

A

F

B

Parametry czasowe przekaźnika


przy wzbudzaniu

trAB = 6 ms; tzAF = 8 ms



przy odwzbudzaniu

trAF = 2 ms; tzAB = 4 ms

Piotr Kawalec

Wykład VII - 27

Modelowanie działania przekaźnika w języku VHDL

Piotr Kawalec

Wykład VII - 28

Modelowanie działania przekaźnika w języku VHDL



odwzorowanie przekazywania stanu wysokiej

impedancji

Piotr Kawalec

Wykład VII - 29

Modelowanie działania przekaźnika w

języku VHDL

Nominalne czasy
przekaźnika
RK12414



przy wzbudzaniu

trAB = 16 ms;

tzAF = 230 ms



przy

odwzbudzaniu

trAF = 12 ms;

tzAB = 170 ms

Piotr Kawalec

Wykład VII - 30

Моделирование работы реле RK12414

в языке VHDL

Piotr Kawalec

Wykład VII - 31

Badania symulacyjne modelu przekaźnika RK12414

wzbudzanie
przekaźnika

przekaźnik
odwzbudzony

Piotr Kawalec

Wykład VII - 32

Badania symulacyjne modelu przekaźnika RK12414

odwzbudzani
e
przekaźnika

przekaźnik
wzbudzony

Piotr Kawalec

Wykład VII - 33

Badania symulacyjne modelu przekaźnika RK12414



odwzorowanie przekazywania stanu wysokiej

impedancji