Tutorial :: Introdução ao VHDL em ambiente Design Works

Transcrição

1 Tutorial :: Introdução ao VHDL em ambiente Design Works Objectivos Familiarização com a linguagem VHDL Familiarização com a construção de modelos em VHDL utilizando o software DesignWorks. Trabalho a realizar Implementar um módulo em VHDL com a implementação de uma função lógica combinatória Abordagem Realização passo-a-passo SD :: Introdução ao VHDL 1

2 introdução Em muitos carros actuais, o motor é ligado através, não de acção de uma chave, mas por um botão START. O motor de arranque deve ser accionado quando: o botão START for premido e se verificar uma das duas seguintes: o pedal de embraiagem estiver carregado ou o travão estiver carregado e o carro estiver em ponto-morto (mudança não engatada) A actuação do motor de arranque pode ser visto como uma função lógica com quatro variáveis: B (botão START carregado), E (embraiagem carregada), T (travão carregado) e C (caixa com velocidade engatada). Com estas variáveis, é fácil verificar que a função M que determina o funcionamento do motor de arranque é dada pela expressão: M=B (E+(T C)) Pretende-se agora implementar esta função no Design Works recorrendo à linguagem VHDL SD :: Introdução ao VHDL 2

3 1. criação do template No DW5, crie um novo modelo através do Model Wizard, seleccionando as opções: - Create a new empty model e - Create a new symbol... SD :: Introdução ao VHDL 3

4 1. criação do template Defina o modelo criado como sendo VHDL e dê-lhe nome (ex: Motor_Start). SD :: Introdução ao VHDL 4

5 1. criação do template No passo seguinte, irá definir os pinos de entrada e saída para o modelo. Estes pinos correspondem às variáveis (entradas) e à função calculada (saída). Lista dos pinos já criados Definição do tipo de pino: entrada, saída ou entrada/saída. Nome do pino Acrescenta um pino Também é possível acrescentar um conjunto de pinos, na forma de um vector SD :: Introdução ao VHDL 5

6 1. criação do template A disposição gráfica dos pinos no modelo pode ser manualmente ajustada: SD :: Introdução ao VHDL 6

7 1. criação do template A terminar, o DW armazena o modelo desenvolvido numa biblioteca. Sugere-se que guarde o modelo numa biblioteca sua e não numa das bibliotecas de origem do DW. Para criar uma nova biblioteca, deverá seleccionar a opção New Lib quando lhe é pedida a selecção de uma biblioteca. SD :: Introdução ao VHDL 7

8 1. criação do template Neste último passo, o código gerado vai ser guardado num ficheiro com extensão.dwv. Este ficheiro terá o código VHDL associado ao modelo criado. Por alguma razão, o DW entende por bem, neste ponto, fechar a janela com o código VHDL, o que obriga a reabrir o ficheiro para poder fazer a sua edição. SD :: Introdução ao VHDL 8

9 2. edição do código VHDL Abrindo o ficheiro.dwv, podemos editar o código VHDL a partir do template que foi criado automaticamente. A biblioteca IEEE tem um conjunto de definições que vão ser usadas na simulação. É incluída por default no template. A entidade VHDL criada chama-se Motor_Start e tem estas entradas e saídas. Esta linha é um comentário, que será substituída pelo código VHDL que descreve a função a implementar. SD :: Introdução ao VHDL 9

10 2. edição do código VHDL Neste caso, o código VHDL que vai substituir a linha de comentário é: M <= B and ( E or ( T and not C)); em que: M : nome do pino de saída <= : operador de atribuição de valor a uma saída B and ( E or ( T and not C)); : expressão lógica com o valor a atribuir ao pino de saida (não esquecer o ';' no final). Depois de alterar o template, acrescentando o código que define o valor de M, verifique a correcção do código, compilando-o (opção menu: VHDL > Compile (Ctrl+Q)). Para criar o módulo controlador Motor_Start que implementa a função M, apenas temos que adaptar o código do template criado e gravar o ficheiro.dwv. SD :: Introdução ao VHDL 10

11 3. utilização do modelo criado O modelo Motor_Start faz agora parte das bibliotecas do DW e pode ser usado como qualquer um outro. Para o testar, crie um novo circuito (File > New > Design : Generic Simulation) e insira nesse circuito o módulo que criou. Seguidamente, atribua nome às linhas ligadas a cada um dos pinos de entrada e saída, para permitir o teste do circuito. Para o teste, pode utilizar o ficheiro motor_start2.tsv. Este ficheiro tem uma coluna $I ( Input ) com o valor a atribuir às entradas e um coluna $E ( Expected ), com o valor esperado para cada combinação das entradas. A simulação vai verificar a concordância entra a saída gerada e a saída esperada e assinala qualquer incorrecção que encontre. Em alternativa, pode proceder ao teste usando os elementos binary switch e binary probe. SD :: Introdução ao VHDL 11

12 conclusões Neste tutorial, fez-se a criação de um modelo em VHDL com o DW5. Um circuito com as mesmas especificações pode ser construído com recurso a portas lógicas. Os dois modelos (circuito e modelo em VHDL) são funcionalmente equivalentes e implementam a mesma função. Estas duas soluções são assim duas formas diferentes de se obter o mesmo resultado. A criação deste modelo seguiu um processo de execução passo-a-passo. Espera-se que tenham sido obtidos os conhecimentos necessários para, com o conhecimento da linguagem VHDL, o aluno fique capaz de desenvolver os seus próprios modelos. SD :: Introdução ao VHDL 12

13 avaliação Usando os conhecimentos adquiridos, desenvolva em linguagem VHDL e com o DW5, um módulo que implemente uma das portas seguintes. Depois, crie um novo circuito que inclua o módulo e teste o seu funcionamento. 1) 2) 3) 4) 5) 6) AOI & 1 & 7) 8) 9) SD :: Introdução ao VHDL 13