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  • Procesamiento Digital de Seales e Imgenes BiomdicasProcesamiento Digital de Seales e Imgenes Biomdicas UAM UAM IztapalapaIztapalapa

    VHDL: Lenguaje de VHDL: Lenguaje de descripcin de hardwaredescripcin de hardware

    Oscar Yez Oscar Yez SurezSurezIngIng. Elctrica, DCBI, UAM. Elctrica, DCBI, UAM--II

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    ReferenciasReferencias

    The Designers Guide to The Designers Guide to VHDLVHDLP.J. P.J. AshendenAshendenMorgan KaufmanMorgan Kaufman, 1996, 1996ISBN 1558602704ISBN 1558602704

    VHDL: Lenguaje para Sntesis y VHDL: Lenguaje para Sntesis y Modelado de CircuitosModelado de CircuitosJ.A. J.A. BoludaBoluda, F. Pardo, F. PardoAlfaomegaAlfaomega, 2000, 2000ISBNISBN 84789735168478973516

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    Sntesis LgicaSntesis Lgica

    Descripcin de alto nivel para una funcinDescripcin de alto nivel para una funcin

    Mapeo Mapeo de la descripcin a una tecnologa de la descripcin a una tecnologa digital dadadigital dada

    Enfoque en el diseo, no el circuitoEnfoque en el diseo, no el circuito PortabilidadPortabilidad AutoAuto--documentacindocumentacin SimulacinSimulacin

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    Sntesis LgicaSntesis Lgica

    Lenguajes de descripcin de Lenguajes de descripcin de hardware (HDL):hardware (HDL):

    VerilogVerilog

    VHDL (VHDL (Very High SpeedVery High Speed IC HDL)IC HDL)

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    TemarioTemario

    Introduccin al lenguaje VHDLIntroduccin al lenguaje VHDL Sntesis de circuitos Sntesis de circuitos combinacionalescombinacionales Sntesis de circuitos secuencialesSntesis de circuitos secuenciales Sntesis de sistemas completosSntesis de sistemas completos

    Experimetos Experimetos con con VeriBestVeriBest 99.099.0

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    VHDLVHDL

    Lenguaje para simulacin de Lenguaje para simulacin de circuitos digitales (complicado !)circuitos digitales (complicado !)

    Para sntesis, se utiliza nicamente un Para sntesis, se utiliza nicamente un subconjunto subconjunto pequeo de las capacidades pequeo de las capacidades del lenguaje ( fcil !)del lenguaje ( fcil !)

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    Elementos Bsicos de VHDLElementos Bsicos de VHDL

    Asignacin de seal:Asignacin de seal:estado_siguiente estado_siguiente =>=

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    Elementos Bsicos de VHDLElementos Bsicos de VHDL Condicionales:Condicionales:

    IF(IF(estado_siguienteestado_siguiente == ESPERAESPERA) THEN) THEN ELSEELSE || ELSIFELSIF || END IFEND IF

    Lazos:Lazos:FOR FOR ii ININ yyRANGERANGE LOOPLOOP......END LOOPEND LOOP

    Otros:Otros:WHEN/ELSE CASE WAIT :=WHEN/ELSE CASE WAIT :=

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    Elementos Bsicos de VHDLElementos Bsicos de VHDL

    Insensible a maysculas o Insensible a maysculas o minsculasminsculas

    Terminacin de enunciado: Terminacin de enunciado: ;; Inicio de lnea de comentario: Inicio de lnea de comentario: ---- Los identificadores deben iniciar con Los identificadores deben iniciar con una letra y pueden incluir una letra y pueden incluir caracteres alfanumricos o guin caracteres alfanumricos o guin bajobajo

    Concordancia estricta de tipoConcordancia estricta de tipo

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    TemarioTemario

    Introduccin al lenguaje VHDLIntroduccin al lenguaje VHDL Sntesis de circuitos Sntesis de circuitos combinacionalescombinacionales Sntesis de circuitos secuencialesSntesis de circuitos secuenciales Sntesis de sistemas completosSntesis de sistemas completos

    Experimetos Experimetos con con VeriBestVeriBest 99.099.0

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    Par EntidadPar Entidad--ArquitecturaArquitectura

    ENTITYENTITY modelomodelo ISISPORT(PORT(

    lista de entradas/salidaslista de entradas/salidas););END ENTITYEND ENTITY modelo modelo ;;

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    Par EntidadPar Entidad--ArquitecturaArquitectura

    ARCHITECTUREARCHITECTURE arquitecturaarquitectura OFOF modelomodeloISIS

    BEGINBEGIN......enunciados concurrentesenunciados concurrentes......

    END ARCHITECTUREEND ARCHITECTURE arquitectura arquitectura ;;

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    Ejemplo: MUX 2 a 1Ejemplo: MUX 2 a 1LIBRARY IEEE;USE IEEE.std_logic_1164.all;

    ------------------------------------------------------------------------- Declaracin del dispositivo-----------------------------------------------------------------------ENTITY mux2a1 ISPORT(

    SIGNAL s: IN std_logic; -- selectorSIGNAL a,b: IN std_logic_vector(7 DOWNTO 0); -- entradasSIGNAL o: OUT std_logic_vector(7 DOWNTO 0) -- salida

    );END ENTITY mux2a1;

    ------------------------------------------------------------------------- Definicin del dispositivo, usando ecuaciones lgicas-----------------------------------------------------------------------ARCHITECTURE bool_eqs OF mux2a1 ISSIGNAL sel: std_logic_vector(7 DOWNTO 0); -- seal internaBEGIN

    sel s);o

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    ColeccionesColeccionesLIBRARY IEEE;USE IEEE.std_logic_1164.all;

    ------------------------------------------------------------------------- Declaracin del dispositivo-----------------------------------------------------------------------ENTITY mux2a1 ISPORT(

    SIGNAL s: IN std_logic; -- selectorSIGNAL a,b: IN std_logic_vector(7 DOWNTO 0); -- entradasSIGNAL o: OUT std_logic_vector(7 DOWNTO 0) -- salida

    );END ENTITY mux2a1;

    ------------------------------------------------------------------------- Definicin del dispositivo, usando ecuaciones lgicas-----------------------------------------------------------------------ARCHITECTURE bool_eqs OF mux2a1 ISSIGNAL sel: std_logic_vector(7 DOWNTO 0); -- seal internaBEGIN

    sel s);o

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    ColeccionesColeccionesLIBRARY IEEE;USE IEEE.std_logic_1164.all;

    ------------------------------------------------------------------------- Declaracin del dispositivo-----------------------------------------------------------------------ENTITY mux2a1 ISPORT(

    SIGNAL s: IN std_logic; -- selectorSIGNAL a,b: IN std_logic_vector(7 DOWNTO 0); -- entradasSIGNAL o: OUT std_logic_vector(7 DOWNTO 0) -- salida

    );END ENTITY mux2a1;

    ------------------------------------------------------------------------- Definicin del dispositivo, usando ecuaciones lgicas-----------------------------------------------------------------------ARCHITECTURE bool_eqs OF mux2a1 ISSIGNAL sel: std_logic_vector(7 DOWNTO 0); -- seal internaBEGIN

    sel s);o

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    ColeccionesColeccionesLIBRARY IEEE;USE IEEE.std_logic_1164.all;

    ------------------------------------------------------------------------- Declaracin del dispositivo-----------------------------------------------------------------------ENTITY mux2a1 ISPORT(

    SIGNAL s: IN std_logic; -- selectorSIGNAL a,b: IN std_logic_vector(7 DOWNTO 0); -- entradasSIGNAL o: OUT std_logic_vector(7 DOWNTO 0) -- salida

    );END ENTITY mux2a1;

    ------------------------------------------------------------------------- Definicin del dispositivo, usando ecuaciones lgicas-----------------------------------------------------------------------ARCHITECTURE bool_eqs OF mux2a1 ISSIGNAL sel: std_logic_vector(7 DOWNTO 0); -- seal internaBEGIN

    sel s);o

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    ENTITY: ENTITY: Interfase Interfase externaexterna

    LIBRARY IEEE;USE IEEE.std_logic_1164.all;

    ------------------------------------------------------------------------- Declaracin del dispositivo-----------------------------------------------------------------------ENTITY mux2a1 ISPORT(

    SIGNAL s: IN std_logic; -- selectorSIGNAL a,b: IN std_logic_vector(7 DOWNTO 0); -- entradasSIGNAL o: OUT std_logic_vector(7 DOWNTO 0) -- salida

    );END ENTITY mux2a1;

    ------------------------------------------------------------------------- Definicin del dispositivo, usando ecuaciones lgicas-----------------------------------------------------------------------ARCHITECTURE bool_eqs OF mux2a1 ISSIGNAL sel: std_logic_vector(7 DOWNTO 0); -- seal internaBEGIN

    sel s);o

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    ENTITY: ENTITY: Interfase Interfase externaexterna

    LIBRARY IEEE;USE IEEE.std_logic_1164.all;

    ------------------------------------------------------------------------- Declaracin del dispositivo-----------------------------------------------------------------------ENTITY mux2a1 ISPORT(

    SIGNAL s: IN std_logic; -- selectorSIGNAL a,b: IN std_logic_vector(7 DOWNTO 0); -- entradasSIGNAL o: OUT std_logic_vector(7 DOWNTO 0) -- salida

    );END ENTITY mux2a1;

    ------------------------------------------------------------------------- Definicin del dispositivo, usando ecuaciones lgicas-----------------------------------------------------------------------ARCHITECTURE bool_eqs OF mux2a1 ISSIGNAL sel: std_logic_vector(7 DOWNTO 0); -- seal internaBEGIN

    sel s);o

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    ENTITY: ENTITY: Interfase Interfase externaexterna

    LIBRARY IEEE;USE IEEE.std_logic_1164.all;

    ------------------------------------------------------------------------- Declaracin del dispositivo-----------------------------------------------------------------------ENTITY mux2a1 ISPORT(

    SIGNAL s: IN std_logic; -- selectorSIGNAL a,b: IN std_logic_vector(7 DOWNTO 0); -- entradasSIGNAL o: OUT std_logic_vector(7 DOWNTO 0) -- salida

    );END ENTITY mux2a1;

    ------------------------------------------------------------------------- Definicin del dispositivo, usando ecuaciones lgicas-----------------------------------------------------------------------ARCHITECTURE bool_eqs OF mux2a1 ISSIGNAL sel: std_logic_vector(7 DOWNTO 0); -- seal internaBEGIN

    sel s);o

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    BusesBusesyy

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    ARCHITECTURE: Funcin ARCHITECTURE: Funcin LIBRARY IEEE;USE IEEE.std_logic_1164.all;

    ------------------------------------------------------------------------- Declaracin del dispositivo-----------------------------------------------------------------------ENTITY mux2a1 ISPORT(

    SIGNAL s: IN std_logic; -- selectorSIGNAL a,b: IN std_logic_vector(7 DOWNTO 0); -- entradasSIGNAL o: OUT std_logic_vector(7 DOWNTO 0) -- salida

    );END ENTITY mux2a1;

    ------------------------------------------------------------------------- Definicin del dispositivo, usando ecuaciones lgicas-----------------------------------------------------------------------ARCHITECTURE bool_eqs OF mux2a1 ISSIGNAL sel: std_logic_vector(7 DOWNTO 0); -- seal internaBEGIN

    sel s);o

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    ARCHITECTURE: Funcin ARCHITECTURE: Funcin LIBRARY IEEE;USE IEEE.std_logic_1164.all;

    ------------------------------------------------------------------------- Declaracin del dispositivo-----------------------------------------------------------------------ENTITY mux2a1 ISPORT(

    SIGNAL s: IN std_logic; -- selectorSIGNAL a,b: IN std_logic_vector(7 DOWNTO 0); -- entradasSIGNAL o: OUT std_logic_vector(7 DOWNTO 0) -- salida

    );END ENTITY mux2a1;

    ------------------------------------------------------------------------- Definicin del dispositivo, usando ecuaciones lgicas-----------------------------------------------------------------------ARCHITECTURE bool_eqs OF mux2a1 ISSIGNAL sel: std_logic_vector(7 DOWNTO 0); -- seal internaBEGIN

    sel s);o

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    ARCHITECTURE: Funcin ARCHITECTURE: Funcin LIBRARY IEEE;USE IEEE.std_logic_1164.all;

    ------------------------------------------------------------------------- Declaracin del dispositivo-----------------------------------------------------------------------ENTITY mux2a1 ISPORT(

    SIGNAL s: IN std_logic; -- selectorSIGNAL a,b: IN std_logic_vector(7 DOWNTO 0); -- entradasSIGNAL o: OUT std_logic_vector(7 DOWNTO 0) -- salida

    );END ENTITY mux2a1;

    ------------------------------------------------------------------------- Definicin del dispositivo, usando ecuaciones lgicas-----------------------------------------------------------------------ARCHITECTURE bool_eqs OF mux2a1 ISSIGNAL sel: std_logic_vector(7 DOWNTO 0); -- seal internaBEGIN

    sel s);o

  • Procesamiento Digital de Seales e Imgenes BiomdicasProcesamiento Digital de Seales e Imgenes Biomdicas UAM UAM IztapalapaIztapalapa

    Asignacin de vectoresAsignacin de vectores

    Todas estas formas son equivalentes:Todas estas formas son equivalentes:

    selsel s,1=>s,3=>s,5=>s,6=>7)(4=>s,7=>s,2=>s,0=>s,1=>s,3=>s,5=>s,6=>7);;

    por nombrepor nombre sel sel s); s); defaultdefault sel sel s,OTHERS=>s);s,OTHERS=>s); combinadocombinado

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    Prctica 1. Sntesis y Prctica 1. Sntesis y simulacin del MUX 2 a 1simulacin del MUX 2 a 1

    Manejo de Manejo de VeriBest VeriBest 99.099.0 Descripcin Entidad/Arquitectura Descripcin Entidad/Arquitectura del MUXdel MUX

    Banco de pruebaBanco de prueba Compilacin/LigadoCompilacin/Ligado SimulacinSimulacin

  • Procesamiento Digital de Seales e Imgenes BiomdicasProcesamiento Digital de Seales e Imgenes Biomdicas UAM UAM IztapalapaIztapalapa

    Arquitecturas Arquitecturas alternasalternas------------------------------------------------------------------------- Definicin del dispositivo, usando WHEN/ELSE-----------------------------------------------------------------------ARCHITECTURE when_else OF mux2a1 ISBEGIN

    o

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    Arquitecturas Arquitecturas alternasalternas

    ------------------------------------------------------------------------- Definicin del dispositivo, usando procesos-----------------------------------------------------------------------ARCHITECTURE proceso OF mux2a1 ISBEGIN

    comb: PROCESS(s,a,b) ISBEGIN

    o

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    ProcesosProcesos

    nombre nombre : PROCESS(: PROCESS(seal1,seal2,...seal1,seal2,...) IS) ISBEGINBEGIN

    enunciados secuencialesenunciados secuenciales......

    END PROCESSEND PROCESS nombrenombre;;

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    Concurrencia Concurrencia vsvs. Secuencia. Secuencia Los enunciados concurrentes se Los enunciados concurrentes se ejecutan todos al mismo tiempo.ejecutan todos al mismo tiempo.

    Los enunciados secuenciales, que Los enunciados secuenciales, que slo pueden aparecer dentro de un slo pueden aparecer dentro de un proceso, se ejecutan uno tras de proceso, se ejecutan uno tras de otrootro

    IF/ELSE , CASE , FORIF/ELSE , CASE , FOR : : secuencialsecuencial

    PROCESSPROCESS : : c ncurrenteconcurrente

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    ProcesosProcesosnombre nombre : PROCESS(: PROCESS(seal1,seal2,...seal1,seal2,...) IS) IS

    seal1,seal2,seal1,seal2, es la LISTA DE es la LISTA DE SENSIBILIDAD del proceso. SENSIBILIDAD del proceso. Cualquier evento en estas seales Cualquier evento en estas seales har que el proceso se ejecute har que el proceso se ejecute durante una simulacin.durante una simulacin.

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    ProcesosProcesos

    La asignacin de seales dentro de La asignacin de seales dentro de los enunciados de un proceso ocurre los enunciados de un proceso ocurre en forma secuencial, de modo que en forma secuencial, de modo que una asignacin posterior siempre una asignacin posterior siempre puede cambiar el valor de una seal puede cambiar el valor de una seal asignada previamente dentro del asignada previamente dentro del bloque.bloque.

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    ProcesosProcesos Al usar procesos, un error clsico es Al usar procesos, un error clsico es

    olvidar incluir enunciados que asignen olvidar incluir enunciados que asignen valores de valores de default default a todas las salidas.a todas las salidas.

    Si las herramientas de sntesis VHDL Si las herramientas de sntesis VHDL encuentran una trayectoria lgica tal que encuentran una trayectoria lgica tal que una salida no tenga valor asignado en el una salida no tenga valor asignado en el proceso, asumirn que el valor actual proceso, asumirn que el valor actual debe retenerse, generando un debe retenerse, generando un latch latch en el en el circuito.circuito.

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    Banco de PruebaBanco de Prueba

    LIBRARY IEEE;USE IEEE.std_logic_1164.all;

    LIBRARY WORK;USE WORK.all;

    ------------------------------------------------------------------------- Declaracin del banco de prueba-----------------------------------------------------------------------ENTITY mux2a1_tb ISEND ENTITY mux2a1_tb;

    Modelo VHDL de la mesa de Modelo VHDL de la mesa de laboratoriolaboratorio

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    Banco de PruebaBanco de Prueba

    LIBRARY IEEE;USE IEEE.std_logic_1164.all;

    LIBRARY WORK;USE WORK.all;

    ------------------------------------------------------------------------- Declaracin del banco de prueba-----------------------------------------------------------------------ENTITY mux2a1_tb ISEND ENTITY mux2a1_tb;

    Modelo VHDL de la mesa de Modelo VHDL de la mesa de laboratoriolaboratorio

    WORKWORK es el nombre es el nombre de la coleccin que se de la coleccin que se est probando.est probando.

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    Banco de PruebaBanco de Prueba

    LIBRARY IEEE;USE IEEE.std_logic_1164.all;

    LIBRARY WORK;USE WORK.all;

    ------------------------------------------------------------------------- Declaracin del banco de prueba-----------------------------------------------------------------------ENTITY mux2a1_tb ISEND ENTITY mux2a1_tb;

    Modelo VHDL de la mesa de Modelo VHDL de la mesa de laboratoriolaboratorio

    No hay No hay interfase interfase exterior. Se declara exterior. Se declara la mesa del la mesa del laboratorio vaca.laboratorio vaca.

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    Componentes para el Banco Componentes para el Banco de Pruebade Prueba

    -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Definicin del banco de pruebaDefinicin del banco de prueba----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ARCHITECTURE prueba OF mux2a1_ARCHITECTURE prueba OF mux2a1_tbtb ISIS

    ---- Declaracin del componente bajo prueba (Declaracin del componente bajo prueba (cbpcbp))COMPONENTCOMPONENT mux2a1mux2a1 ISISPORT(PORT(

    s:s: ININ stdstd__logiclogic;; ---- selectorselectora,b:a,b: ININ stdstd__logiclogic_vector(7 DOWNTO 0);_vector(7 DOWNTO 0); ---- entradasentradaso:o: OUTOUT stdstd__logiclogic_vector(7 DOWNTO 0)_vector(7 DOWNTO 0) ---- salidasalida

    ););END COMPONENTEND COMPONENT mux2a1;mux2a1;

    ---- Declaracin de seales de pruebaDeclaracin de seales de pruebaSIGNALSIGNAL clkclk:: stdstd__logiclogic;;SIGNAL a,b,o:SIGNAL a,b,o: stdstd__logiclogic_vector(7 DOWNTO 0);_vector(7 DOWNTO 0);

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    Instancias y Procesos del Instancias y Procesos del Banco de PruebaBanco de Prueba

    BEGINBEGINcbpcbp: : COMPONENTCOMPONENT mux2a1mux2a1 ---- instancia del dispositivoinstancia del dispositivo

    PORT MAP(PORT MAP(clkclk,a,b,o,a,b,o););

    reloj: PROCESS ISreloj: PROCESS IS ---- generacin de relojgeneracin de relojBEGINBEGIN

    clkclk

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    Instancias y Procesos del Instancias y Procesos del Banco de PruebaBanco de Prueba

    BEGINBEGINcbpcbp: : COMPONENTCOMPONENT mux2a1mux2a1 ---- instancia del dispositivoinstancia del dispositivo

    PORT MAP(PORT MAP(clkclk,a,b,o,a,b,o););

    reloj: PROCESS ISreloj: PROCESS IS ---- generacin de relojgeneracin de relojBEGINBEGIN

    clkclk

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    Instancias y Procesos del Instancias y Procesos del Banco de PruebaBanco de Prueba

    BEGINBEGINcbpcbp: : COMPONENTCOMPONENT mux2a1mux2a1 ---- instancia del dispositivoinstancia del dispositivo

    PORT MAP(PORT MAP(clkclk,a,b,o,a,b,o););

    reloj: PROCESS ISreloj: PROCESS IS ---- generacin de relojgeneracin de relojBEGINBEGIN

    clkclk

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    Ejemplo: Codificador de Ejemplo: Codificador de Prioridad de Ocho NivelesPrioridad de Ocho Niveles

    ((IFs IFs anidados)anidados)

    ------------------------------------------------------------------------- Declaracin del dispositivo-----------------------------------------------------------------------ENTITY prior8 ISPORT(

    SIGNAL i1,i2,i3,i4,i5,i6,i7: IN std_logic;SIGNAL sel: OUT std_logic_vector(2 DOWNTO 0)

    );END ENTITY prior8;

    ------------------------------------------------------------------------- Definicin del dispositivo-----------------------------------------------------------------------ARCHITECTURE if_else OF prior8 ISBEGIN

    comb: PROCESS(i1,i2,i3,i4,i5,i6,i7) ISBEGIN

    IF(i1 = '1') THEN sel

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    Ejemplo: Codificador de Ejemplo: Codificador de Prioridad de Ocho NivelesPrioridad de Ocho Niveles

    ((IFs IFs independientes)independientes)ARCHITECTURE inv_if OF prior8 ISBEGIN

    comb: PROCESS(i1,i2,i3,i4,i5,i6,i7) ISBEGIN

    sel

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    Banco de Prueba (Contador)Banco de Prueba (Contador)contador: PROCESS(clk) IS

    VARIABLE cuenta,tmp: INTEGER := 0;BEGIN

    IF((clk = '1')AND(clk'EVENT)) THENcuenta := cuenta + 1;tmp := cuenta;FOR k IN 0 TO 6 LOOP

    IF(tmp REM 2 = 1) THENi(k)

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    Banco de Prueba (Contador)Banco de Prueba (Contador)contador: PROCESS(clk) IS

    VARIABLE cuenta,tmp: INTEGER := 0;BEGIN

    IF((clk = '1')AND(clk'EVENT)) THENcuenta := cuenta + 1;tmp := cuenta;FOR k IN 0 TO 6 LOOP

    IF(tmp REM 2 = 1) THENi(k)

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    Banco de Prueba (Contador)Banco de Prueba (Contador)contador: PROCESS(clk) IS

    VARIABLE cuenta,tmp: INTEGER := 0;BEGIN

    IF((clk = '1')AND(clk'EVENT)) THENcuenta := cuenta + 1;tmp := cuenta;FOR k IN 0 TO 6 LOOP

    IF(tmp REM 2 = 1) THENi(k)

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    Banco de Prueba (Contador)Banco de Prueba (Contador)contador: PROCESS(clk) IS

    VARIABLE cuenta,tmp: INTEGER := 0;BEGIN

    IF((clk = '1')AND(clk'EVENT)) THENcuenta := cuenta + 1;tmp := cuenta;FOR k IN 0 TO 6 LOOP

    IF(tmp REM 2 = 1) THENi(k)

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    Otros Elementos Otros Elementos SecuencialesSecuenciales

    FOR FOR variable/sealvariable/seal IN IN aa TO/DOWNTO TO/DOWNTO bb LOOPLOOP

    END LOOP;END LOOP;

    CASECASE variable/sealvariable/seal ISISWHENWHEN valorvalor =>=> enunciadoenunciado ;;WHEN OTHERS =>WHEN OTHERS => defaultdefault ;;

    END CASE;END CASE;

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    Prctica 2: DecodificadorPrctica 2: Decodificador

    Selector 1/8, salida activa bajaSelector 1/8, salida activa bajaHabilitacin, activa altaHabilitacin, activa alta

    Definir dos Definir dos arquitecturasarquitecturas, con y sin , con y sin uso de procesos.uso de procesos.

    Definir un banco de prueba Definir un banco de prueba adecuado.adecuado.

    Simular y verificar operacinSimular y verificar operacin

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    Ejemplo: Sumador de RizoEjemplo: Sumador de Rizo

    ENTITY sum4b ISPORT(

    SIGNAL a,b: IN std_logic_vector(3 DOWNTO 0);SIGNAL cin: IN std_logic;SIGNAL sum: OUT std_logic_vector(3 DOWNTO 0);SIGNAL cout: OUT std_logic

    );END ENTITY sum4b;

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    Ejemplo: Sumador de RizoEjemplo: Sumador de RizoARCHITECTURE rizo OF sum4b IS

    -- Buffer de acarreos internosSIGNAL c: std_logic_vector(4 DOWNTO 0);

    BEGINcomb: PROCESS(a,b,cin,c) ISBEGIN

    c(0)

  • Procesamiento Digital de Seales e Imgenes BiomdicasProcesamiento Digital de Seales e Imgenes Biomdicas UAM UAM IztapalapaIztapalapa

    Sumador de RizoSumador de RizoRetardo de propagacin Retardo de propagacin #bits#bits(@0) c(@0) c00 = = ccinin(@2) s(@2) s00 = a= a00bb00cc00(@3) c(@3) c11 = (a= (a00bb00)c)c00+a+a00bb00(@4) s(@4) s11 = a= a11bb11[[(a(a00bb00) c) c00+a+a00bb00]](@5) c(@5) c22 = (a= (a11bb11) ) [[(a(a00bb00) c) c00+a+a00bb00]+a]+a11bb11(@6) s(@6) s22 = a= a22bb22[[(a(a11bb11) ) [[(a(a00bb00) c) c00+a+a00bb00]+a]+a11bb11]](@7) c(@7) c33 = (a= (a22bb22) ) [[(a(a11bb11) ) [[(a(a00bb00) c) c00+a+a00bb00]+a]+a11bb11]+a]+a22bb22(@8) s(@8) s33 = = aa33bb33[[(a(a22bb22) ) [[(a(a11bb11) ) [[(a(a00bb00) c) c00+a+a00bb00]+a]+a11bb11]+]+aa33bb33]](@9) c(@9) c44 = (= (aa33bb33) ) [[(a(a22bb22) ) [[(a(a11bb11) )

    [[(a(a00bb00)c)c00+a+a00bb00]+a]+a11bb11]+a]+a22bb22]+]+aa33bb33

  • Procesamiento Digital de Seales e Imgenes BiomdicasProcesamiento Digital de Seales e Imgenes Biomdicas UAM UAM IztapalapaIztapalapa

    Propagacin/Generacin de Propagacin/Generacin de AcarreoAcarreo

    ssii = = aaiibbiicciiccii+1+1 = (= (aaiibbii))ccii++aaiibbii

    ppii == aaiibbii ccii se propagar a se propagar a ccii+1+1 si psi pi i = = 11

    ggii = = aaiibbii ccii+1+1 se generar si se generar si ggii = 1= 1

    ssii = p= piicciiccii+1+1 = p= piiccii++ggii

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    Sumador de Acarreo AnticipadoSumador de Acarreo AnticipadoRetardo de propagacin constanteRetardo de propagacin constante(costo:(costo: fanfan--in alto)in alto)

    (@0) c(@0) c00 = = ccinin(@2) s(@2) s00 = p= p00cc00(@3) c(@3) c11 = p= p00cc00+g+g00(@4) s(@4) s11 = p= p11[[pp00cc00+g+g00]](@3) c(@3) c22 = p= p11c1c1+g+g11= p= p11pp00cc00+ p+ p11 gg00+g+g11(@4) s(@4) s22 = p= p22((pp11pp00cc00+ p+ p11 gg00+g+g11))(@3) c(@3) c33 = p= p22cc22+g+g22= p= p22pp11pp00cc00+ p+ p22pp11gg00+ p+ p22gg11+g+g22(@4) s(@4) s33 = p= p33((pp22pp11pp00cc00+ p+ p22pp11gg00+ p+ p22gg11+g+g22))(@3) c(@3) c44 = p= p33cc33+g+g33= p= p33pp22pp11pp00cc00+p+p33pp22pp11gg00+p+p33pp22gg11+p+p33gg2 2 +g+g33

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    Prctica 3: Sumador con Prctica 3: Sumador con Acarreo Anticipado de Acarreo Anticipado de

    Cuatro BitsCuatro Bits

    Disear, sintetizar y verificar un Disear, sintetizar y verificar un sumador de cuatro bits con acarreo sumador de cuatro bits con acarreo anticipado.anticipado.

  • Procesamiento Digital de Seales e Imgenes BiomdicasProcesamiento Digital de Seales e Imgenes Biomdicas UAM UAM IztapalapaIztapalapa

    TemarioTemario

    Introduccin al lenguaje VHDLIntroduccin al lenguaje VHDL Sntesis de circuitos Sntesis de circuitos combinacionalescombinacionales Sntesis de circuitos secuencialesSntesis de circuitos secuenciales Sntesis de sistemas completosSntesis de sistemas completos

    Experimetos Experimetos con con VeriBestVeriBest 99.099.0

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    Modelo Secuencial Modelo Secuencial MonofaseMonofase

    Lgica Lgica combinacionalcombinacional

    Memoria de estadoMemoria de estadoedoedo_actual_actualedoedo_siguiente_siguiente

    clkclk resetreset

  • Procesamiento Digital de Seales e Imgenes BiomdicasProcesamiento Digital de Seales e Imgenes Biomdicas UAM UAM IztapalapaIztapalapa

    Salidas Tipo Salidas Tipo MooreMoore

    combcomb: PROCESS(: PROCESS(edoedo_actual) IS_actual) IS

    edoedo: PROCESS(: PROCESS(clkclk,,resetreset,,edoedo_siguiente) IS_siguiente) IS

    salidassalidas

    edoedo_actual_actual

    edoedo_siguiente_siguiente

    clkclk resetreset

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    Salidas Tipo Salidas Tipo MealyMealy

    combcomb: PROCESS(entradas,: PROCESS(entradas, edoedo_actual) IS_actual) IS

    edoedo: PROCESS(: PROCESS(clkclk,,resetreset,,edoedo_siguiente) IS_siguiente) IS

    entradasentradas salidassalidas

    edoedo_actual_actual

    edoedo_siguiente_siguiente

    clkclk resetreset

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    Ejemplo: Registro con Ejemplo: Registro con Carga ParalelaCarga Paralela

    ------------------------------------------------------------------------- Declaracin del dispositivo-----------------------------------------------------------------------ENTITY rld8b ISPORT(

    SIGNAL clk, reset, ld: IN std_logic;SIGNAL din: IN std_logic_vector(7 DOWNTO 0);SIGNAL dout: OUT std_logic_vector(7 DOWNTO 0);

    );END ENTITY rld8b;

  • Procesamiento Digital de Seales e Imgenes BiomdicasProcesamiento Digital de Seales e Imgenes Biomdicas UAM UAM IztapalapaIztapalapa

    Procesos Procesos combcomb//edoedoARCHITECTURE mealy OF rld8b ISSIGNAL edo_actual, edo_siguiente : std_logic_vector(7 DOWNTO 0);BEGIN

    dout

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    Procesos Procesos combcomb//edoedoARCHITECTURE mealy OF rld8b ISSIGNAL edo_actual, edo_siguiente : std_logic_vector(7 DOWNTO 0);BEGIN

    dout

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    Prctica 4: Registro de Prctica 4: Registro de Corrimiento con Carga Corrimiento con Carga

    ParalelaParalela Modificar el registro rld8b para que Modificar el registro rld8b para que

    acepte tambin una entrada acepte tambin una entrada sdinsdin de un de un bit. Cuando bit. Cuando ldld est inactiva, el registro est inactiva, el registro deber correr hacia la izquierda con cada deber correr hacia la izquierda con cada flanco positivo de flanco positivo de clkclk, poniendo en el bit , poniendo en el bit cero el valor presente en cero el valor presente en sdinsdin..

    Sintetizar y verificar la operacin del Sintetizar y verificar la operacin del registro.registro.

  • Procesamiento Digital de Seales e Imgenes BiomdicasProcesamiento Digital de Seales e Imgenes Biomdicas UAM UAM IztapalapaIztapalapa

    Mquinas de Estados Mquinas de Estados FinitosFinitos

    Dos opciones para especificar los Dos opciones para especificar los estados del autmata:estados del autmata:

    un patrn de bits por estadoun patrn de bits por estadoCONSTANTCONSTANT EDOxEDOx: : stdstd__logiclogic_vector(N DOWNTO 0) _vector(N DOWNTO 0) :=:=

    xxxxxxxxedoedo_actual 0);

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    Ejemplo: Contador LocoEjemplo: Contador Loco

    Un contador Un contador sncrono sncrono de tres bits de tres bits tiene una entrada de control de tiene una entrada de control de modo, m. modo, m.

    Si m = 0, la cuenta es ascendente Si m = 0, la cuenta es ascendente en cdigo binario.en cdigo binario.

    Si m = 1, la cuenta es ascendente Si m = 1, la cuenta es ascendente en cdigo en cdigo GrayGray..

    Manejo estndar del Manejo estndar del sobreflujosobreflujo..

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    Ejemplo: Diagrama de Ejemplo: Diagrama de estadosestados

    SS00 SS11 SS22 SS33

    SS77SS66SS55SS44

    resetreset

    m = 0m = 0

    m = 1m = 1

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    Ejemplo: Patrn de Bits Ejemplo: Patrn de Bits por Estadopor Estado

    000000 001001 010010 011011

    111111110110101101100100

    resetreset

    m = 0m = 0

    m = 1m = 1

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    Ejemplo: Contador LocoEjemplo: Contador Loco

    ------------------------------------------------------------------------- Declaracin del dispositivo-----------------------------------------------------------------------ENTITY cntloco ISPORT(

    SIGNAL clk, reset, m: IN std_logic;SIGNAL dout: OUT std_logic_vector(2 DOWNTO 0);

    );END ENTITY cntloco;

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    Ejemplo: Contador LocoEjemplo: Contador LocoARCHITECTURE mealy OF cntloco ISSIGNAL edo_actual, edo_siguiente : std_logic_vector(2 DOWNTO 0);CONSTANT S0: std_logic_vector(2 DOWNTO 0) := 000;CONSTANT S1: std_logic_vector(2 DOWNTO 0) := 001;CONSTANT S2: std_logic_vector(2 DOWNTO 0) := 010;CONSTANT S3: std_logic_vector(2 DOWNTO 0) := 011;CONSTANT S4: std_logic_vector(2 DOWNTO 0) := 100;CONSTANT S5: std_logic_vector(2 DOWNTO 0) := 101;CONSTANT S6: std_logic_vector(2 DOWNTO 0) := 110;CONSTANT S7: std_logic_vector(2 DOWNTO 0) := 111;BEGIN

    dout

  • Procesamiento Digital de Seales e Imgenes BiomdicasProcesamiento Digital de Seales e Imgenes Biomdicas UAM UAM IztapalapaIztapalapa

    Ejemplo: Contador LocoEjemplo: Contador Loco. . .comb: PROCESS(m, edo_actual) ISBEGIN

    edo_siguiente edo_siguiente edo_siguiente edo_siguiente edo_siguiente edo_siguiente edo_siguiente edo_siguiente edo_siguiente edo_siguiente edo_siguiente edo_siguiente edo_siguiente edo_siguiente edo_siguiente edo_siguiente edo_siguiente

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    Prctica 5: Contador LocoPrctica 5: Contador Loco

    Sintetizar y verificar la operacin del Sintetizar y verificar la operacin del contador loco con un banco de prueba contador loco con un banco de prueba adecuado.adecuado.

  • Procesamiento Digital de Seales e Imgenes BiomdicasProcesamiento Digital de Seales e Imgenes Biomdicas UAM UAM IztapalapaIztapalapa

    TemarioTemario

    Introduccin al lenguaje VHDLIntroduccin al lenguaje VHDL Sntesis de circuitos Sntesis de circuitos combinacionalescombinacionales Sntesis de circuitos secuencialesSntesis de circuitos secuenciales Sntesis de sistemas completosSntesis de sistemas completos

    Experimetos Experimetos con con VeriBestVeriBest 99.099.0

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    VHDL EstructuralVHDL Estructural Hasta ahora, cada dispositivo se ha Hasta ahora, cada dispositivo se ha

    diseado, compilado y simulado en forma diseado, compilado y simulado en forma independienteindependiente

    Para conectar varios dispositivos, se Para conectar varios dispositivos, se requiere definir una arquitectura requiere definir una arquitectura estructural (componentes + conexiones)estructural (componentes + conexiones)

    Ejemplo mnimo: banco de pruebaEjemplo mnimo: banco de prueba

  • Procesamiento Digital de Seales e Imgenes BiomdicasProcesamiento Digital de Seales e Imgenes Biomdicas UAM UAM IztapalapaIztapalapa

    VHDL EstructuralVHDL Estructural Beneficios:Beneficios:

    al sintetizar una descripcin estructural, al sintetizar una descripcin estructural, los elementos individuales VHDL se los elementos individuales VHDL se colapsan dentro de un solo bloque, colapsan dentro de un solo bloque, resultando quiz en lgica mas eficienteresultando quiz en lgica mas eficiente

    portabilidadportabilidad

    Problemas:Problemas: fcilmente se equivocan las conexionesfcilmente se equivocan las conexiones no puede rescatarse el diseo original a no puede rescatarse el diseo original a partir del archivo de sntesispartir del archivo de sntesis

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    Modelo para VHDL Modelo para VHDL EstructuralEstructural

    ENTITY nombre ISENTITY nombre ISPORT(...); PORT(...); END ENTITY nombre;END ENTITY nombre;

    ARCHITECTURE estructural OF nombre ISARCHITECTURE estructural OF nombre ISCOMPONENT tipo1 PORT( ); END COMPONENT tipo1 PORT( ); END

    COMPONENT;COMPONENT;COMPONENT tipo2 PORT( ); END COMPONENT tipo2 PORT( ); END

    COMPONENT;COMPONENT;SIGNAL seal1, seal2, SIGNAL seal1, seal2,

    BEGINBEGINc1: tipo1 PORT MAP( );c1: tipo1 PORT MAP( );c2: tipo2 PORT MAP();c2: tipo2 PORT MAP();......

    END ARCHITECTURE estructural;END ARCHITECTURE estructural;

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    Prctica 6: VHDL Prctica 6: VHDL EstructuralEstructural

    Manejar el decodificador de la prctica Manejar el decodificador de la prctica 2 con el contador loco de la prctica 5, 2 con el contador loco de la prctica 5, a travs de una descripcin estructural.a travs de una descripcin estructural.

    Comprobar la operacin del circuito con Comprobar la operacin del circuito con un banco de prueba adecuado.un banco de prueba adecuado.