Portas Lógicas Básicas: Parte 2 Simulação Lógica

Transcrição

1 Laboratório 1 - continuação Portas Lógicas Básicas: Parte 2 Simulação Lógica 5. Introdução à Simulação Lógica Neste laboratório, você tomará contato com a ferramenta de projeto digital Max+Plus II, da Altera Corporation, que além de permitir descrever e simular circuitos lógicos complexos, permite também configurar Dispositivos Lógicos Programáveis, visando a obtenção de circuitos integrados para aplicação específica - ASICs. O aplicativo Max+Plus II pode ser obtido e instalado no seu microcomputador (em casa ou em algum local de seu acesso fora da Universidade), de modo que você poderá utilizá-lo para estudar, realizar trabalhos durante o semestre e realizar projetos de seu interesse. Visite o site da Altera ( e procure a versão livre MAX+PLUS II Student Edition para download (atualmente é a versão 10.2 para estudantes). Se quiser, você poderá gravar num CD- ROM a versão em uso nas aulas, para isso peça auxílio ao técnico do laboratório. Ao fazer o download, será pedido para você preencher alguns dados. Informe corretamente seu nome, e Universidade. Um arquivo com a licença de uso será enviado automaticamente para seu , e será necessário para destravar todas as funções do software após sua instalação. Simulação 1 Simulando um circuito simples com inversores. Através do Windows Explorer criar um diretório de trabalho com o nome Lab1. Iniciar o software Max+Plus II. No menu File, crie um arquivo novo (NEW). Selecione o tipo Graphic Editor File - Extensão.gdf (Graphic Design File). Salve o arquivo com o nome: inv (File -> Save As -> inv.gdf -> OK). Defina o novo arquivo como sendo o projeto corrente, ou seja, o projeto alvo da edição em curso: (File -> Project -> Set Project to Current File) Para inserir um componente, dê um click duplo na página em branco. Selecione Symbol Libraries: c:\maxplus2\max2lib\prim Lab 1 Página 11

2 No quadro Symbol Files, selecione o componente NOT (inversor ou função NOT equivalente a porta 7404). Edite na tela gráfica do Max+Plus II o circuito mostrado abaixo na Figura 4. Figura 4: Circuito com inversores a ser editado. Considere os seguintes sinais: Entrada (input): A Saídas (outputs): Y e W Após um click duplo em alguma área em branco da tela, selecione em Symbol Libraries: c:\maxplus2\maxlib2\prim Selecione input e output. Modifique os nomes padrão ( PIN_NAME ) dos pinos de input e output para os nomes mostrados na Figura 4. Para isso, basta dar um duplo click sobre PIN_NAME, que ficará em destaque com fundo preto, e digitar o novo nome. A edição do nome termina clicando fora do nome ou através de ENTER. No menu File -> Project, selecione Save & Check para salvar e verificar a ocorrência de erros básicos. Se houver erro, leia a mensagem explicativa (nem sempre muito clara!) e re-edite seu diagrama esquemático até obter 0 erros (errors) e 0 alertas (warnings). Em seguida selecione Save & Compile para realizar a compilação. A compilação, neste caso, é uma atividade interna do software que irá tomar o diagrama esquemático que você produziu e criar internamente um modelo lógico das funções e ligações definidas, de modo que o Max+Plus II possa fazer a previsão de valores de saída em função dos estímulos aplicados às entradas ou seja, a simulação do circuito. Após a compilação, você deverá criar um arquivo de formas de onda de estímulos, a fim de possibilitar a simulação lógica do circuito. Para isso siga as instruções a seguir. Lab 1 Página 12

3 No menu File selecione New. Selecione o tipo Waveform Editor File, extensão.scf Salve o arquivo com o mesmo nome do projeto: inv.scf No menu Node selecione Enter Nodes from SNF (o que significa que o Max+Plus II irá criar automaticamente uma tela com os sinais de entrada e saída exatamente com os nomes existentes no diagrama esquemático). Selecione List: uma lista com os pinos de entrada e saída será apresentada. Selecione os pinos de entrada e saída e pressione o botão => para adicionálos. Aperte OK no final. Irá aparecer uma tela semelhante a da figura 5, exceto que a forma de onda A estará em 0 (zero lógico) e as formas de onda Y e W estarão hachuradas, ou seja, seu valor lógico é desconhecido pois a simulação ainda não foi realizada. Edite as formas de onda dos sinais de entrada com os valores desejados (estímulos necessários à simulação, de modo que todas as entradas sejam controladas), utilizando os botões localizados no lado esquerdo da tela. Consulte o HELP em caso de dúvidas na utilização deste recurso. Estabeleça uma estratégia de verificação, de modo a comprovar o funcionamento do circuito com 2 NOTs. A melhor idéia é sempre tentar reproduzir a tabela-verdade da função. No caso do circuito da figura 4, basta editar o sinal A. Ao final da definição dos sinais de entrada, realize a simulação. No menu File -> Project, selecione Save & Simulate. Analise os resultados apresentados na janela de formas de onda. Você deverá obter resultados semelhantes aos da figura 5 abaixo, onde A é a forma de estímulo de entrada, e Y e W são as saídas calculadas pelo simulador em função da entrada. Figura 5: Um possível resultado de simulação no circuito com inversores. Lab 1 Página 13

4 Experiência 2 - Simulando um circuito simples com portas NAND. Você terminou a simulação anterior e agora irá simular um novo circuito baseado em portas NAND de 2 entradas. No menu File, crie um arquivo novo (NEW). Selecione o tipo Graphic Editor File - Extensão.GDF (Graphic Design File). Salve o arquivo com o nome: nand (File -> Save As -> nand.gdf -> OK). Defina o novo arquivo como sendo o projeto corrente, ou seja, o projeto alvo da edição em curso: (File -> Project -> Set Project to Current File) Siga os mesmos passo da Simulação 1 anterior, e edite no Max+Plus II o circuito mostrado na Figura 6. Figura 6: Circuito com portas NAND. Salve & Compile o projeto como feito anteriormente. Planeje a simulação e crie um arquivo de simulação como feito na Simulação 1. Analise os resultados da simulação. Simulação 3 Modificando o circuito com portas NAND. Esta simulação não é opcional. Se não der tempo, você deverá simular em casa e incluir no Relatório suas observações e comentários. A partir do diagrama esquemático nand.gdf, edite um novo circuito de nome nand2.gdf com base no circuito da figura 7. Neste caso, é mais fácil renomear o diagrama nand.gdf através de File -> Save As -> nand2.gdf, para daí edita-la. Siga os mesmos passos da Simulação 1. Lab 1 Página 14

5 Figura 7: Novo circuito com portas NAND. Salve & Compile o projeto como feito anteriormente. Planeje a simulação e crie um arquivo de simulação como feito na primeira parte. Salve este arquivo com o mesmo nome anterior. Analise os resultados da simulação. 6. Questões para relatório Parte 2 1. Você realizou simulações lógicas com os mesmos circuitos lógicos montados e medidos em bancada durante a Parte 1 deste Laboratório. Compare para cada circuito os resultados obtidos pelos dois métodos: medida e simulação. 2. Se você tiver que realizar um projeto real, você iniciaria diretamente montando o circuito ou realizaria primeiramente uma simulação lógica? Por que? 3. Existe alguma vantagem em se realizar apenas a simulação lógica? Justifique. 4. Simule os dois circuitos da questão 5.b (parte 1) e comprove que são realmente equivalentes. Descreva também a sua estratégia de simulação. Mostre o diagrama lógico editado no Max+Plus II e a tela de simulação obtida. Obs: Informações para realização do Relatório Valem as mesmas recomendações do texto Lab1_parte1. Caso você queira incluir em seu Relatório algumas figuras dos diagramas lógicos (circuitos) e das telas de simulação, você poderá usar o artifício de copy & paste do Windows. No caso de um diagrama lógico, selecione uma área em torno do circuito, dê CTRL C, e depois na posição desejada da página do Word, selecione a opção Colar Especial. Para as formas de onda, selecione as linhas das formas de onda e dê CTRL C seguido de CTRL V no Word. Lab 1 Página 15