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Aula 3 – Exp 2: Noções de VHDL

Fabbryccio Cardoso

D lt S A tDalton S. Arantes

DECOM-FEEC-UNICAM


VHDLVHDL

Very Hard Difficult Language


VHDLVHDL

VHSIC Hardware

Description Language

----------------------------------------------------------------------------

VHSIC

Very High Speed Integrated CircuitsVery High Speed Integrated Circuits


Domínios de descriçãoDomínios de descrição

Domínio Domínio ComportamentalComportamental

Domínio Domínio EstruturalEstruturalComportamentalComportamental EstruturalEstrutural

Modelos VHDLModelos VHDL

Nível de abstraçãoNível de abstração

Domínio FísicoDomínio Físico

Y-Chart de Gajski


Descrição EstruturalDescrição Estrutural

Descreve o circuito como um NET LIST

Net List = (Instâncias de componentes) + (Nets)

Descrição estrutural em VHDL =

(Sinais) + (Instância de componentes + mapeamento

de portas)

Versatilidade do VHDL:

Variedade de tipos de sinais

Componentes Genéricos

Possibilidade de criar arrays de instâncias de

componentes

Flexibilidade na ligação de componentes para projetar

entities e architectures


Exemplo de Descrição EstruturalExemplo de Descrição Estrutural


HierarquiaHierarquia

Top LevelTop Level

C1 C2 C3

C4 C5B1 B4

B6B2

B8

B5

B7B3 B9

B10


Descrição ComportamentalDescrição Comportamental

Chamada de descrição

B h i l VHDL

Chamada de descrição

D t Fl VHDLBehavioral em VHDL Data Flow em VHDL

Procedural Não procedural

Expressões sequenciais Expressões concorrentes

Expressões de controle

alteram o fluxo

Dependência no fluxo de

dados restringe a alteram o fluxo

sequencial normal

dados restringe a

concorrência


Par Entity-ArchitecturePar Entity Architecture

Descreve a interface do componente

Descreve a implementação do componente


Exemplo: Somador 1 bitExemplo: Somador 1 bit

lib i i td l i 1164 llNome da entidadeNome da entidade

library ieee; use ieee.std_logic_1164.all;entity FullAdder is Sentido da portaSentido da portay

port (X, Y, Cin: in std_logic; -- InputsC S d l i ) O

Sentido da portaSentido da porta

Cout, Sum: out std_logic); -- Outputsend FullAdder;

Nomes das portasNomes das portas;

tipotipoPalavras reservadasPalavras reservadas

X

YSum

FullAdder

Cin Cout


Exemplo: Somador 1 bite p o So adoDescrição Data Flow (Behavioral)

Architecture DataFlow of FullAdder isbegin -- Expressoes concorrentes

Sum <= X xor Y xor Cin after 10 ns;Sum <= X xor Y xor Cin after 10 ns;Cout <= (X and Y) or (X and Cin) or (Y and Cin) after 15 ns;

end DataFlow;end DataFlow;


Componente Somador 4-bits (Estrutural)Componente Somador 4 bits (Estrutural)

A

S

B

CiCo


Exemplo: somador de 4-bitsExemplo: somador de 4 bits

entity Adder4 isport (A, B: in std_logic_vector(3 downto 0);Ci: in std logic; InputsCi: in std_logic; -- InputsS: out std_logic_vector(3 downto 0);Co: out std_logic); -- Outputs

d Add 4end Adder4;


Exemplo: somador 4-bits (estrutural)Exemplo: somador 4 bits (estrutural)

Architecture Structure of Adder4 isArchitecture Structure of Adder4 isComponent FullAdder

t (X Y Ci i td l i C t S t td l i )port (X, Y, Cin: in std_logic; Cout, Sum: out std_logic);signal C: std_logic_vector (3 downto 1);b i I t ti tibegin -- Instantiations

FA0: FullAdder port map (A(0), B(0), Ci, C(1), S(0));FA1 F llAdd t (A(1) B(1) C(1) C(2) S(1))FA1: FullAdder port map (A(1), B(1), C(1), C(2), S(1));FA2: FullAdder port map (A(2), B(2), C(2), C(3), S(2));

ll dd ( ( ) ( ) ( ) ( ))FA3: FullAdder port map (A(3), B(3), C(3), Co, S(3));end Structure;


Experimento


Objetivo do ExperimentoObjetivo do Experimento

Familiarização com o ISE – ambiente de

desenvolvimento integrado da Xilinx.

Obter noções básicas de VHDL.


Configuração Física do ExperimentoConfiguração Física do Experimento


Arquitetura do ProjetoArquitetura do Projeto


Passo 1: Criar novo projeto no ISEPasso 1: Criar novo projeto no ISE


New Project: Project NameNew Project: Project Name


New Project: Select DeviceNew Project: Select Device


New Project: New SourceNew Project: New Source

Nã i f t iNão criar novas fontes aqui.(Do not create new sources here)


New Project: Add Existing SourcesNew Project: Add Existing Sources

Não adicione fontes (Do not add sources).


New Project: ConcluirNew Project: Concluir


Novo Projeto CriadoNovo Projeto Criado


Passo 2: Criar componente principal (top-level)Passo 2: Criar componente principal (top level)

Clicar com botão da direita (right click): - Selecionar (Select) “New Source”


Portas do proj principalPortas do proj_principal

Deixar os campos vazios(Let the fields empty).


New Source: concluirNew Source: concluir


Abrir Fonte “proj principal”Abrir Fonte proj_principal

Duplo click para abrir fonte(Double click to open)(Double click to open).

Descomente (Uncomment)


Definição e Implementação de ComponenteDefinição e Implementação de Componente

Definição do Componente.(C t D fi iti )(Component Definition)

Implementação do Componente.(Component Implementation)


Interface do Componente PrincipalInterface do Componente Principal

Declaração de portas.


Declaração de componentes e de sinaisDeclaração de componentes e de sinais

Declaração de sinais e de componentes internos.ç p


Declaração de componentes e de sinaisDeclaração de componentes e de sinais


Instanciar e interconectar componentesInstanciar e interconectar componentes

CLKIN_INRST_IN

CLKFX OUT

clk_innot reset_inClkDiCLKFX_OUT

CLKIN_IBUFG_OUT CLK0_OUT

LOCKED_OUT

ClkDivopenopendcm_lock

instância tipoInst_ClockGen

portas sinais


Instanciar e interconectar componentesInstanciar e interconectar componentes

CLKIN_INRST_IN

CLKFX OUT

clk_innot reset_inClkDiCLKFX_OUT

CLKIN_IBUFG_OUT CLK0_OUT

LOCKED_OUT

ClkDivopenopendcm_lock

Inst_ClockGen

clk in ClkDivclk_inPCM_Playback_Left

PCM_Playback_RightPCM_Record_Left

ClkDivaudio_left_outaudio_right_outaudio_left_in

PCM_Record_Right audio_right_in

ac97_if_I


Implementar Componente PrincipalImplementar Componente Principal

Use o arquivo “modelos.vhd” para montar o

componente principal “proj_principal.vhd”.

O arquivo “modelos.vhd” contém declarações e

instância de componentes assim como de sinais.


Componente ac97 ifComponente ac97_if

Copiar os seguintes arquivos para a pasta do

j tprojeto:

ac97_if

ac97_command_rom.vhd

ac97_core.vhd

ac97_timing.vhd

ac97_if_pkg.vhd


Adicionar fontes do ac97 ifAdicionar fontes do ac97_if

(1) Select( )

(3) Selecionar e clicar

(2) Duplo Click

(4) clicar


Após inserção dos fontes do ac97 ifApós inserção dos fontes do ac97_if


Componente audio clk wrapperComponente audio_clk_wrapper

A implementação do componente

audio_clk_wrapper é disponibilizado como netlist

(NGC).

Copiar para a pasta do projeto o netlist

“audio_clk_wrapper.ngc”.

attribute box type of audio clk wrapper : attribute box_type of audio_clk_wrapper :

component is "black_box";


Componente ClockGenComponente ClockGen

A implementação do componente ClockGen precisa

ser gerado através da ferramenta Core Generator.


Geração de ClockGenGeração de ClockGen

(right click)( g )New source


Selecione o Tipo do CoreSelecione o Tipo do Core


(1)

(2)


Após a geração de clockgenApós a geração de clockgen


User Constraints: mapeamento de pinosUser Constraints: mapeamento de pinos

(1) Selecione

(3)

(2) Duplo Click


Mapeamento de PinosMapeamento de Pinos

(1)

(2)


Geração do BinárioGeração do Binário


Abrir Impact (Xilinx\Accessories)Abrir Impact (Xilinx\Accessories)


Atribuir binárioAtribuir binário

(1) Right Click - Assign

(2)(2)


Gravar dispositivoGravar dispositivo

(1) Right Click - Program

(2) Click


AvaliaçãoAvaliação

Visto do experimento = 10 pontos;

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