Микропроцессорные системы - Александров Е.К.
ISBN 5-7325-0516-4
Скачать (прямая ссылка):
глобальной переменной проекта.
Важно обратить внимание на то, что изменения состояний происходят в
момент появления нарастающего фронта сигнала p_clk, так как запускающее
событие определено как "появление единицы и наличие переходного процесса
на входе p_clk".
Синтаксическая конструкция p_clk'stable называется атрибутом сигнала.
Атрибут сигнала может принимать значение "истинно" или "ложно" и
характеризует некоторые свойства сигнала на момент моделирования (в
данном контексте - переходный режим).
Использование в качестве условия продолжения процесса выражения "not
p_clk'stable" соответствует реальной структуре устройства, реализующего
автомат, в котором состояние отображается состоянием регистра. Так как
этот регистр является одновременно датчиком информации о текущем
состоянии и приемником нового значения, во избежание гонок необходимо
использовать регистры с динамическим управлением, реагирующие на
изменение сигнала, что и задается используемой конструкцией условия в
операторе Wait.
Таблица 8.1 Таблица 8.2
Таблица переходов Таблица выходов
Вход Исходное состояние
SO/ S1 S2 S3
ХО Y0 Y0 Y0 Y0
Х1 УО Y0 Y0 Y1
Х2 Y2 Y0 Y0 Y0
Вход Исходное состояние
SO S1 S2 S3
ХО SO S1 S2 S3
Х1 S1 S2 S3 SO/
Х2 S3 SO/ S1 S2
886
ОПИСАНИЕ ПРОЕКТОВ НА ЯЗЫКЕ VHDL. ПРИМЕРЫ. ИЛЛЮСТРИРУЮЩИЕ ОСНОВНЫЕ
КОНСТРУКЦИИ VHDL
Листинг 1
-описано вне процесса TYPE state IS (s0,s1,s2); TYPE input IS (x0,x1);
TYPE output IS (y0,y1 ,y2); SIGNAL x: INPUT; SIGNAL y_out:OUTPUT;
PROCESS
SIGNAL s; state;
BEGIN
s<=sO;
LOOP
WAIT UNTILI (p_dk='1' AND NOT p_dk'stable);
- Реализация переходов
CASE s IS
WHEN s0=> IF x=xO THEN s<=sO;
ELSEIF (x=x1) THEN s<=s1;
ELSE s<=s2;
END IF;
WHEN s1=> IF x=xO THEN s<=s1;
ELSEIF x=x1 THEN s<=s2;
ELSE s<=sO;
END IF;
WHEN s2=> IF x=xO THEN s<=s2;
ELSEIF x=x1 THEN s<=s3;
ELSE s<=s1;
END IF; , *
WHEN s3=> IF x=xO THEN s<=s3;
ELSEIF x=x1 THEN s<=sO;
ELSE s<=s2;
END IF;
END CASE;
- Формирование выходов IF (s=s3 AND x=x1) THEN y<=y1;
ELSEIF (s=sO AND x=x2) THEN y<=y2;
ELSE y<=yO;
END IF;
END LOOP;
END PROCESS;
После вычисления нового состояния и выходных сигналов (обратите внимание
на то, что сигналы вычисляются на основе состояний, которые были "перед"
фронтом тактирующего сигнала, а не вычисленных в текущем цикле) программа
переходит в состояние ожидания нового запускающего события.
Наличие определенных стереотипов и у проектировщиков, и у САПР для
описания типовых фрагментов цифровой техники позволяют упростить
написание и понимание описаний на языке VHDL достаточно сложных систем.
887
ПРОЕКТИРОВАНИЕ МПС
8.12. ПРИМЕР АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЦИФРОВОГО УСТРОЙСТВА С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЯЗЫКОВ ОПИСАНИЯ АППАРАТУРЫ
Современные методы и средства проектирования рассмотрим на примере
разработки микропроцессорной системы, являющейся модернизацией более
ранней разработки устройства на базе микроконтроллера MCS-51 (с целью
сокращения объёма примера описание будет упрощено относительно реальных
условий). Переход на новую элементную базу в данном проекте прежде всего
ограничивается естественным желанием проектировщика максимальным образом
использовать ранее разработанные и проверенные решения, в основном это
касается фрагментов программного обеспечения. В состав системы должен
входить двухканальный 10-разрядный аналого-цифровой преобразователь,
записывающий по запросу параллельный код в буферное ОЗУ емкостью 256
десятиразрядных слов, 8 входов и 28 выходов для дискретных сигналов.
Использование схем класса СИС и МИС должно быть в модернизированном
варианте минимизировано за счет использования схем программируемой
логики. Для определенности, кроме специально оговоренных случаев, будем
ориентироваться на микросхемы программируемой логики фирмы "Altera", а
вследствие этого и на САПР этой же фирмы МАХ + PLUS II.
8.12.1. ВАРИАНТЫ РЕАЛИЗАЦИИ И ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ
Реализация проекта возможна в различных альтернативных вариантах.
Сохранение задела по программному обеспечению заставляет обратиться к
вариантам, имеющим в качестве МП-ядра тот или иной вариант контроллера
MCS-51.
К основным вариантам можно отнести следующие:
1) с использованием БИС класса SOPC generic фирмы "Altera" и мегафункции
(например, CAST) для реализации МП-ядра;
2) с использованием БИС класса SOPC фирмы "Triscend" семейства ТЕ5,
содержащей в качестве МП-ядра встроенный микроконтроллер 8052 и
конфигурируемую логику типа FPGA;
3) с использованием микроконтроллера, совместимого по системе команд с
MCS-51 со встроенными средствами аналого-цифровой обработки (например,
БИС ADuC812 фирмы "Analog Devices") и с реализацией недостающих
дискретных элементов в БИС ПЛ фирмы "Altera";
4) с использованием обычного контроллера семейства MCS-51, автономных
средств аналого-цифровой обработки и размещением всей дискретной части
проекта в БИС ПЛ фирмы "Altera".
Рассмотрим эти варианты более подробно.
1-й вариант реализации имеет укрупненную функциональную схему,
