Instrukcje sekwencyjne

Transkrypt

1 nstrukcje sekwencyjne nstrukcje sekwencyjne są stosowane w specyfikacji behawioralnej (behavioral description) rzede wszystkim w tzw. procesach (process) roces nstrukcja F nstrukcja CASE Z 1

2 rocesy Konstrukcja wykonywana równolegle ystępuje wewnątrz architektury Zawiera opis behawioralny nstrukcje wewnętrzne wykonywane są sekwencyjnie Zawiera: listę czułości (ang. sensitivity list); jest to lista sygnałów, których zmiana powoduje aktywację procesu Z 2

3 roces Name :ROCESS (sensitivity_list) BEGN nstrukcja sekwencyjna #1 nstrukcja sekwencyjna #2... nstrukcja sekwencyjna # N END ROCESS name; Składnia: rocess ( ) begin.. end process Lista czułości nstrukcje sekwencyjne są wykonywane kolejno jedna po drugiej Etykieta jest opcjonalna Z 3

4 nstrukcja warunkowa if then else Jest to instrukcja sekwencyjna Analogiczna do instrukcji when else Część elsif może wystąpić dowolną liczbę razy Część else nie musi wystąpić Składnia: if warunek then sekwencja_instrukcji1 {elsif warunek then sekwencja_instrukcji2 } [else sekwencja_instrukcji3] end if ; Z 4

5 nstrukcja wyboru - case nstrukcja sekwencyjna Analogiczna do instrukcji with select Można określać kilka wartości lub zakres artości nie mogą się powtarzać Składnia (przykład): case zm_wielow is when wybór1 => sekwencja1_instrukcji ; when wybór2 => sekwencja2_instrukcji ; [when others => sekwencja3_instrukcji ;] end case; Z 5

6 Synteza układów sekwencyjnych VHDL umożliwia bezpośrednią reprezentację automatu (układu sekwencyjnego). ablicę przejść-wyjść można bezpośrednio przetłumaczyć na specyfikację VHDL. szystkie inne metody, polegające na oddzielnej syntezie części kombinacyjnej, a następnie na dołączaniu do niej rejestru, w typowych układach nie mają sensu. Z 6

7 Zasady specyfikacji automatu Stany automatu są reprezentowane przez typ wyliczeniowy, którego wartości są nazwami stanów Synchronizm zapewnia odpowiednie wyrażenie testujące zbocze sygnału zegarowego Funkcje przejść wyjść są realizowane instrukcjami CASE, F HEN wewnątrz ROCESU Specyfikacja jedno- lub dwu-procesowa yjątkiem w stosowaniu typu wyliczeniowego jest automat ze stanami kodowanymi przez użytkownika Z 7

8 yp wyliczeniowy yp wyliczeniowy (enumeration type) może być definiowany przez użytkownika. rzykład: type MY_SAE is (State1, State2, State3, State4);... signal SAE : MY_SAE; SAE <= State1; Z 8

9 Atrybuty Dostarczaj dodatkowych informacji o obiektach (np.. sygnałach, zmiennych, typach lub komponentach) Składnia obiekt atrybut[(parametr)]; Najczęściej stosowany atrubut: event równy RUE, gdy zachodzi zmiana wartości sygnału, f Clock event and Clock = 1 then Q := D; Z 9

10 rzykład: automat Moore a x = 0 Rst x = 1 x s 0 1 z A/z = 0 B/z = 0 A A B 0 x = 0 x = 0 x = 1 B A C 0 C/z = 1 C A C 1 x = 1 Z 10

11 Automat: deklaracja jednostki LBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.all; ENY automacik S OR (Clock, Rst, x : N SD_LOGC; z : OU SD_LOGC); END automacik; Z 11

12 Automat - wersja Zerowanie asynchroniczne ARCHECURE funkcja_przejsc OF automacik S YE State_type S (A, B, C); SGNAL Q : State_type; BEGN Deklaracja typu i sygnału ROCESS (Rst, Clock) BEGN F Rst = '0' HEN Q <= A; ELSF (Clock'EVEN AND Clock = '1') HEN CASE Q S HEN A => F x = '0' HEN Q <=A; ELSE Q <= B; END F; HEN B => F x = '0' HEN Q <= A; ELSE Q <= C; Synchronizacja END F; HEN C => F x = '0' HEN Q <= A; ELSE Q <= C; END CASE; END F; END ROCESS; z <= '1' HEN Q = C ELSE '0'; END funkcja_przejsc; END F; Z 12

13 roces Kombinacyjny Case f hen Else ejścia Układ kombinacyjny Automat Stan następny (next_state) roces Sekwencyjny CLK EVEN and CLK= 1 rzerzutniki Stany bieżące (present_state) Z 13

14 Automat Moore a - wersja Z ARCHECURE funkcja_przejsc OF simple S YE State_type S (A, B, C); SGNAL Q_present, Q_next : State_type ; BEGN ROCESS (x, Q_present) BEGN CASE Q_present S HEN A => F x = '0' HEN Q_next <= A; ELSE Q_next <= B; END F; HEN B => F x = '0' HEN Q_next <=A; ELSE Q_next <= C; END F; HEN C=> F x = '0' HEN Q_next <= A; ELSE Q_next <= C; END F; END CASE; END ROCESS; ROCESS (Clock, Rst) BEGN F Rst = '0' HEN Q_present <= A; r o c e s k o m b i n a c y j n y roces sekwencyjny ELSF (Clock'EVEN AND Clock = '1') HEN Q_present <= Q_next; END F; END ROCESS; z <= '1' HEN Q_present = C ELSE '0'; END funkcja_przejsc; 14

15 roblem kodowania stanów Specyfikacja automatu: ciekawostka o procesie kompilacji Automaty w komercyjnych kompilatorach VHDL raczej nie są realizowane optymalnie jak też nie zawsze są realizowane na minimalnej liczbie przerzutników Nasz automat w opcji FGA na trzech przerzutnikach!!! Ucieczka przed skomplikowaniem części kombinacyjnej w realizacjach dla struktur FGA Z 15

16 roblem kodowania stanów Dlatego warto w projektach dla urządzeń rynkowych stosować zewnętrzne procedury kodowania stanów automatu. akie procedury są dostępne w oprogramowaniu uniwersyteckim akiet SS JED, NOVA Z 16

17 roblem kodowania stanów Szczęśliwie się składa, iż język VHDL umożliwia wprowadzenie dowolnego, zewnętrznie obliczonego kodowania stanów wewnętrznych architecture nazwa_arch of nazwa_jednostki is begin u kodowanie: za pośrednictwem deklaracji stałych (constant) end nazwa_arch; Z 17

18 Automat Moore a z kodowaniem stanów Z ARCHECURE funkcja_przejsc OF simple S SGNAL Q_present, Q_next: SD_LOGC_VECOR(1 DONO 0) CONSAN A :SD_LOGC_VECOR(1 DONO 0) := "00"; CONSAN B :SD_LOGC_VECOR(1 DONO 0) := "01"; CONSAN C :SD_LOGC_VECOR(1 DONO 0) := "11"; BEGN ROCESS (x, Q_present) BEGN CASE Q_present S HEN A => F x = '0' HEN Q_next <= A; ELSE Q_next <= B; END F; HEN B => F x = '0' HEN Q_next <= A; ELSE Q_next <= C; zabezpieczenie przed nadmiarowym stanem: 10 nny typ zmiennej END F; HEN C => F x = '0' HEN Q_next <= A; ELSE Q_next <= C; END F; HEN OHERS => Q_next <= A; END CASE; END ROCESS; ROCESS (Clock, Rst) BEGN F Rst = '0' HEN Q_next <= A; ELSF (Clock'EVEN AND Clock = '1') HEN Q_present <= Q_next; END F; END ROCESS; z <= '1' HEN Q_present = C ELSE '0'; END funkcja_przejsc; 18

19 Specyfikacje typowych układów rzerzutniki Rejestry: równoległy, szeregowy Liczniki: w górę, z wpisem równoległym Modelowanie na poziomie strukturalnym rojektowanie większych układów Specyfikacje wszystkich przykładów są podane w książce: rogramowalne układy przetwarzania sygnałów cyfrowych i informacji Z 19