Projektowanie Scalonych Systemów Wbudowanych VERILOG

Transkrypt

1 Projektowanie Scalonych Systemów Wbudowanych VERILOG

2 VERLIOG - historia Początki lat 80 XX w. Phil Moorby Gateway Design Automation symulator Verilog XL 1987 Synopsys Verilog jako język specyfikacji projektu dla narzędzi syntezy (standaryzacja VHLD a przez IEEE) 1989 Cadence (wykupił Gatewey) odzielenie języka opisu sprzętu od symulatora Verilog XL 1990 Cadence upublicznienie języka OVI (Open Verilog International) wymiana doświadczeń, kontrola specyfikacji i promowanie języka 1993 OVI nowa specyfikacja języka EiT 2016/17 PSSW - Verilog 2

3 VERLIOG - historia 1995 IEEE standaryzacja języka : IEEE Accelera konsorcjum firm: projektantów systemów cyfrowych i dostawców oprogramowania EDA 2001 nowy standard IEEE (System Verilog 3.0 rozszerzenie standardu IEEE ) 2004 Accelera dalsze rozszerzenia i połączenie poprzednich opracowań w jeden dokument 2005 IEEE nowe standardy: Verilog-2005 (IEEE ) i System Verilog-2005 (IEEE ) Od 2007 prace nad połączeniem obu standardów EiT 2016/17 PSSW - Verilog 3

4 VERLIOG - historia 2009 IEEE najnowszy standard: SystemVerilog IEEE This standard represents a merger of two previous standards: IEEE Std 1364(TM)-2005 Verilog hardware description language (HDL) and IEEE Std SystemVerilog unified hardware design, specification, and verification language. EiT 2016/17 PSSW - Verilog 4

5 Literatura Z. Hajduk Wprowadzenie do języka VERILOG, BTC, 2009 A. Golda, A. Kos Projektowanie układów scalonych CMOS, WKŁ, 2010 Internet i inne EiT 2016/17 PSSW - Verilog 5

6 TERMINOLOGIA (1) model (inaczej: system, projekt) (ang. model, system, design) opis projektowanego układu cyfrowego za pomocą pliku źródłowego moduł (ang. module) podstawowa jednostka projektowa (element logiczny) wykorzystywana w modelu (projekcie) port (terminal) (ang. port, terminal) interfejs modułu służący do łączenia z innymi modułami moduł nadrzędny najwyższy w hierarchii moduł (często jest nim moduł testowy) EiT 2016/17 PSSW - Verilog 6

7 TERMINOLOGIA (2) Moduł nie jest konkretnym elementem w układzie, lecz opisuje jego zachowanie. Jest definicją typu elementu. Dopiero instancja (urealnienie) (ang. instance) jest konkretnym użyciem wcześniej zdefiniowanego komponentu przez nadanie nazwy (identyfikatora) określonemu elementowi. Jest powołaniem do istnienia konkretnego elementu Moduł nadrzędny nie ma urealnienia. EiT 2016/17 PSSW - Verilog 7

8 OPIS UKŁADU Behawioralny opis działania układu, czyli jak układ lub jego części oddziaływają z otoczeniem. Jest opis związków między wejściami i wyjściami układu ( behawior [wym. bihewior, behawior] psych. «każda dająca się zaobserwować reakcja zwierzęcia lub człowieka na bodźce płynące z otoczenia») Strukturalny opis struktury (budowy) układu, czyli połączeń między jego elementami netlista Fizyczny opis struktury tranzystorów układu scalonego maski logiczne i technologiczne (zbiór prostokątów lub wielokątów odpowiednich warstw układu scalonego) EiT 2016/17 PSSW - Verilog 8

9 OPIS STRUKTURALNY prosty układ definicja modułu sumatora EiT 2016/17 PSSW - Verilog 9

10 OPIS STRUKTURALNY ogólna definicja // przykład definiowania modułu module nazwa(lista_portów); input port_we; output port_wy; // opis układu (modułu) endmodule wszystkie porty modułu muszą mieć określony (zdefiniowany) kierunek definicja kierunku może być w oddzielnych liniach lub w pierwszej razem z nazwą porty mogą być wielobitowe EiT 2016/17 PSSW - Verilog 10

11 Deklaracja portów ogólnie: OPIS STRUKTURALNY lista portów wejscia-wyjścia typ_portu [rozmiar] nazwa_portu1, nazwa_portu2; rozmiar ilość bitów [MSB:LSB] typ_portu: input - port wejściowy output - port wyjściowy inout - port dwukierunkowy przykład: input A,B; output [3:0] Y; // dwa porty wejściowe 1-bitowe // 4-bitowy port wyjściowy po ukośnikach jest komentarz EiT 2016/17 PSSW - Verilog 11

12 OPIS STRUKTURALNY typy danych dane połączeniowe (ang. net) służą do połączeń między elementami, przekazują wartości sygnałów: wire zwykłe połączenie inne: wand, wor, tri, triand, tri1, tri0, trireg, supply1, supply0 dane rejestrowe (ang. register) przechowują wartość i reprezentują zmienne inne: reg pozwala wyspecyfikować rejestr integer, time, real, realtime EiT 2016/17 PSSW - Verilog 12

13 OPIS STRUKTURALNY podstawowe elementy logiczne (ang. primitives) W jezyku Verilog jest 26 elementów: bramki logiczne: and, nand, or, nor, xor, xnor bufory: buf, bufif0, bufif1, not, notif0, notif1, pulldown, pullup tranzystory: nmos, pmos, cmos, rnmos, rpmos, rcmos, tran, tranif0, tranif1, rtran, rtranif0, rtranif1 Deklaracja bramki ogólnie: typ_bramki [opóźnienie] nazwa_bramki (wy,we1,we2, ); opcjonalnie EiT 2016/17 PSSW - Verilog 13

14 OGÓLNA STRUKTURA PROGRAMU jednostka testowa UKŁAD TESTUJĄCY Generator sygnałów testujących i monitor Projektowany układ (system) EiT 2016/17 PSSW - Verilog 14

15 ICARUS VERILOG Jest to darmowy program do syntezy i symulacji układów cyfrowych w języku Verilog. EiT 2016/17 PSSW - Verilog 15

16 ICARUS VERILOG Źródła można pobrać ze strony: (wersja: iverilog-0.9.7_setup.exe (latest stable release) [10,5MB] działa co sprawdziłem). Po zainstalowaniu trzeba ręcznie dodać ścieżkę w systemie Windows do katalogu instalacyjnego, domyślnie: "C:\iverilog\bin". Dodatkowe informacje są na stronie: EiT 2016/17 PSSW - Verilog 16

17 przerzutnik JK z resetem przykład EiT 2016/17 PSSW - Verilog 17

18 przykład przerzutnik JK: opis strukturalny EiT 2016/17 PSSW - Verilog 18

19 przykład przerzutnik JK: moduł testowy Moduł JK_FF_tb jest najwyżej w hierarchii i nie musi być urealniany Powołanie instancji JK1 to ona będzie symulowana Blok proceduralny initial w którym instrukcje są wykonywane sekwencyjnie (od słów begin do end) Opóźnienie i przypisanie wartości zmiennym: # n zmienna = liczba n liczba umownych jednostek czasowych tzw.: zadanie systemowe wymuszające koniec symulacji EiT 2016/17 PSSW - Verilog 19

20 przykład przerzutnik JK: bramki EiT 2016/17 PSSW - Verilog 20

21 przykład 2 sumator 2-bitowy Jaki jest typ zmiennej CY0? Przypisanie portów przez wylistowanie w odpowiedniej kolejności (notacja pozycyjna): Bramaki są zdef.: (wyj., wej.1, wej.2, ) Przypisanie portów przez nazwy EiT 2016/17 PSSW - Verilog 21

22 przykład 2 sumator 2-bitowy Notacja pozycyjna w powoływaniu instancji EiT 2016/17 PSSW - Verilog 22

23 Przykład 3 8-bitowy bufor trójstanowy Opis z tablicą instancji EiT 2016/17 PSSW - Verilog 23

24 assign Przypisania ciągłe (współbieżne) Operatory logiczne: - or, & - and, ^ - exor EiT 2016/17 PSSW - Verilog 24

25 Przypisanie niejawne EiT 2016/17 PSSW - Verilog 25

26 EiT 2016/17 PSSW - Verilog 26