數(shù)字系統(tǒng)與設(shè)計(jì)軟件實(shí)驗(yàn)-新例子

§4.4AHDL的設(shè)計(jì)實(shí)例優(yōu)先編碼器要求：根據(jù)輸入信號(hào)的優(yōu)先級(jí)決定輸出信號(hào)的值一、傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法真值表highmiddlelowLevel[1..0]i2i1i0Level1Level01××1101×100010100000分別列出兩個(gè)輸出的卡諾圖舉例：i1i0i2010001111000111111level1i1i0i2010001111001001111level0所得化簡(jiǎn)表達(dá)式為:level1=i2+i1=i2+i2i1level0=i2+i1i0=i2+i2i1i0為了合理利用邏輯門(mén)，并未化到最簡(jiǎn)。然后畫(huà)出邏輯電路圖。i2(high)i1(middle)i0(low)level1level0二、用AHDL設(shè)計(jì)SUBDESIGNPriority（Priority.gdfi[2..0]:INPUT;)level[1..0]:OUTPUT;BEGINIFi2THENlevel[]=3;ELSIFi1THENlevel[]=2;ELSIFi0THENlevel[]=1;ELSElevel[]=0;ENDIF;END;指二進(jìn)制（11）1、優(yōu)先級(jí)由IF和ELSIF子句的順序決定的（第一子句具有最高優(yōu)先級(jí)）；2、設(shè)計(jì)人員沒(méi)有必要對(duì)每一個(gè)門(mén)的邏輯關(guān)系特別清楚；3、一個(gè)IfThen語(yǔ)句只能運(yùn)算布爾表達(dá)式，而IfGenerate語(yǔ)句可以運(yùn)算算術(shù)表達(dá)式的Superset；4、一個(gè)IfThen語(yǔ)句會(huì)產(chǎn)生很復(fù)雜的邏輯；說(shuō)明舉例：二——四譯碼器要求：將兩位二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成one-hot碼CODE0CODE1OUT0OUT1OUT2OUT3decoder．gft一、圖形文件二、AHDL文件SUBDESIGNdecoder（code[1..0]:INPUT;)out[3..0]:OUTPUT;BEGINCASEcode[]ISWHEN0=>out[]=B〝0001〞;WHEN1=>out[]=B〝0010〞;WHEN2=>out[]=B〝0100〞;WHEN3=>out[]=B〝1000〞;ENDCASE;END;因?yàn)楸磉_(dá)式各不相同，每次只有一個(gè)WHEN子句被激活。說(shuō)明IfThen語(yǔ)句和Case語(yǔ)句比較1、這兩條語(yǔ)句在默認(rèn)情況下，是相似的，可以互用，得到的結(jié)果也相同。IFa[]==0THENy=c&b;ELSIFa[]==1THENCASEa[]ISWHEN0=>y=e&f;ELSIFa[]==2THENy=g&h;y=c&b;WHEN1=>y=e&f;WHEN2=>y=g&h;ELSEELSIFa[]==3THENy=i;y=GND;ENDIF;WHEN3=>y=i;WHENOTHERS=>y=GND;ENDCASE;2、IfThen語(yǔ)句中任何一種布爾表達(dá)式均可以被使用。IF或ELSE子句后的表達(dá)式可以互不相關(guān)，但Case語(yǔ)句中，一個(gè)簡(jiǎn)單的布爾表達(dá)式都可以與WHEN子句中的常量相比較。3、使用ELSIF子句會(huì)導(dǎo)致MAX+PLUSⅡ編譯器中的邏輯過(guò)于繁雜，因?yàn)槊恳粋€(gè)后繼的ELSIF子句必須檢查前面的IF/ELSIF子句是否出錯(cuò)。IFaTHENc=d;ELSIFbTHENc=e;ELSEENDIF；IfThen語(yǔ)句編譯器解釋語(yǔ)句IFaTHENc=d;IF！a&bTHENc=e;ENDIF；IF！a&!bTHENc=f;c=f;ENDIF；ENDIF；舉例：七段碼譯碼電路要求：按LED顯示電路譯碼%—a—%%f︳︱b%%—g—%%e︳︱c%%—d—%%0123456789ABCDEF%SUBDESIGN7segment（i[3..0]:INPUT;)a,b,c,d,e,f,g:OUTPUT;BEGINTABLEi[3..0]=>a,b,c,d,e,f,g;H“0”=>1,1,1,1,1,1,0;H“1”=>0,1,1,0,0,0,0;H“2”=>1,1,0,1,1,0,1;H“3”=>1,1,1,1,0,0,1;H“4”=>0,1,1,0,0,1,1;H“5”=>1,0,1,1,0,1,1;H“6”=>1,0,1,1,1,1,1;H“7”=>1,1,1,0,0,0,0;H“8”=>1,1,1,1,1,1,1;H“9”=>1,1,1,1,0,1,1;H“A”=>1,1,1,0,1,1,1;H“B”=>0,0,1,1,1,1,1;H“C”=>1,0,0,1,1,1,0;H“D”=>0,1,1,1,1,0,1;H“E”=>1,0,0,1,1,1,1;H“F”=>1,0,0,0,1,1,1;ENDTABLE；END；說(shuō)明1、設(shè)計(jì)AHDL的最快的方法是使用ALTERA提供的AHDL模板。2、插入AHDL的模板的步驟為：①將文件以.tdf擴(kuò)展名保存；②選擇AHDLTemplate；顯示AHDL模板對(duì)話框；3、一旦插入一個(gè)AHDL模板，用戶必須用自己的邏輯取代模塊中的所有變量；4、消息處理器中有對(duì)錯(cuò)誤自動(dòng)定位的功能。舉例：試設(shè)計(jì)一個(gè)10bit移位寄存器要求：用D觸發(fā)器SUBDESIGNshift10a（in,clock:INPUT;out:OUTPUT;)BEGINVARIABLEbit[9..0]:DFF;bit[].clk=clock;bit[9..1].d=bit[8..0].q;bit0.d=in;out=bit9.q;END;布爾控制等式shift10a.gdfOutputInput器件的選擇與引腳的定義：要求：將設(shè)計(jì)配置到EPM7032器件中，并且將信號(hào)分配到具體的引腳。DESIGNISshift10bBEGINDEVICEIS“shift10a”IS“emp7032”BEGINclock@44:INPUT;in@43:INPUT;out@41:OUTPUT;bit0@LC27:BURIED;bit1@LC26:BURIED;bit2@LC24:BURIED;bit3@LC23:BURIED;bit4@LV22:BURIED;bit5@LC21:BURIED;bit6@LC20:BURIED;bit7@LC19:BURIED;bit8@LC18:BURIED;END;END;SUBDESIGNshift10b（in,clock:INPUT;out:OUTPUT;)BEGINVARIABLEbit[9..0]:DFF;bit[].clk=clock;bit[9..1].d=bit[8..0].q;bit0.d=in;out=bit9.q;END;舉例：試設(shè)計(jì)一個(gè)16bit計(jì)數(shù)器要求：可清零、可預(yù)置、可以向前和后計(jì)數(shù)SUBDESIGNahdlcnt（clk,load,ena,clr,d[15..0]:INPUT;q[15..0],:OUTPUT;)BEGINVARIABLEcount[15..0]:DFF;count[].clk=clk;count[].clrn=!clr;IFloadTHENcount[].d=d[];ELSIFenaTHENcount[].d=count[].q+1;ELSEcount[].d=count[].q;ENDIF;q[]=count[];END;舉例：實(shí)現(xiàn)狀態(tài)機(jī)在AHDL中定義一個(gè)狀態(tài)機(jī)，必須在TDF文件中包含以下條目：①狀態(tài)機(jī)定義（變量段）；②布爾控制等式（邏輯段）；③真值表語(yǔ)句或Case語(yǔ)句中的邏輯轉(zhuǎn)換（邏輯段）；④還須定義一個(gè)輸入或輸出信號(hào)作為子設(shè)計(jì)段的狀態(tài)機(jī)端口，在TDF文件和其它設(shè)計(jì)文件之間輸入或輸出AHDL狀態(tài)機(jī)。1、實(shí)現(xiàn)狀態(tài)機(jī)：SUBDESIGNsimple（clk,reset,d:INPUT;q:OUTPUT;)BEGINVARIABLEss:MACHINEWITHSTATES（s0，s1）;ss.clk=clk;ss.reset=reset;CASEssISWHENs0=>q=END;IFdTHENss=s1;ENDIF;WHENs1=>q=VCC;IF!dTHENss=s0;ENDIF;ENDCASE;END;這段文件實(shí)現(xiàn)的功能與D觸發(fā)器相同。兩個(gè)狀態(tài)分別是s0，s1，沒(méi)有定義狀態(tài)位。Case語(yǔ)句的When子句中定義了狀態(tài)機(jī)每個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)移。宏函數(shù)設(shè)計(jì)電路為函數(shù)定義一個(gè)變量名，即實(shí)例名。在變量段的實(shí)例說(shuō)明語(yǔ)句中說(shuō)明，然后在邏輯段中使用該函數(shù)的實(shí)例的端口。舉例：一、名稱相關(guān)聯(lián)方法macro1.tdf:INCLUDS〝4count〞;INCLUDS〝16dmux〞;子設(shè)計(jì)名SUBDESIGNmacro1(包含語(yǔ)句VARIABLEBEGINclk:INPUT;)out[15..0]:OUTPUT;counter:4count;decoder:16dmux;counter.clk=clk;counter.dnup=GND;decoder.(d,c,b,a)=counter.(qd,qc,qb,qa);out[]=decoder.q[];END;變量段子設(shè)計(jì)段輸入端口的格式→〈實(shí)例名〉.〈端口名〉在邏輯段中直接調(diào)用函數(shù)，它采用端口順序關(guān)聯(lián)方式。二、內(nèi)部直接引用方法macro2.tdf:INCLUDS〝4count〞;INCLUDS〝16dmux〞;SUBDESIGNmacro1(clk:INPUT;)out[15..0]:OUTPUT;q[3..0]:NODE;VARIABLEBEGIN(q[3..0],)=4count(clk,,,,,GND,,,,);out[15..0]=16dmux(q[3..0]);END;端口順序一定要對(duì)應(yīng)正確，沒(méi)有明確連接的端口用逗號(hào)留出位置。對(duì)應(yīng)電路圖見(jiàn)后：模N計(jì)數(shù)器及七段譯碼顯示FUNCTION4count(clk,clrn,setn,ldn,cin,dnup,d,c,b,a)RETURNS(qd,qc,qb,qa,cout);FUNCTION7segment(i3,i2,i1,i0);RETURNS(g,f,e,d,c,b,a);SUBDESIGN4cnt7s(clk,dnup:INPUT;sa,sb,sc,sd,se,sf,sg,out:OUTPUT;)舉例：VARIABLEcounter:4count;decoder:7segment;BEGINcounter.clk=clk;counter.dnup=dnup;decoder,i[3..0]=counter.(qd,qc,qb,qa);(sg,sf,se,sd,sc,sb,sa)=decoder.(g,f,e,d,c,