Introducción. Módulo comparador MÓDULOS. Puertos desconectados. Puertas con más de dos entradas

Transcripción

1 Introducción Módulo comparador MÓDULOS Puertos desconectados Puertas con más de dos entradas

2 INTRODUCCIÓN l l El diseño modular es un recurso muy usado en informática Consiste en dividir el problema en unidades sencillas llamadas módulos 1. Autocontenidos: desde dentro de un módulo no se puede acceder a otro 2. Interfaces bien definidas por las que se realiza la comunicación con el exterior 3. Posibilidad de anidar módulos (construir módulos dentro de otros)

3 INTRODUCCIÓN Ventajas del diseño modular Facilita el proceso de construcción de sistemas complejos a partir de otros más simples En caso de fallo, es más fácil localizar el fallo y depurar la aplicación En Verilog los módulos serán módulos electrónicos y las interfaces con el exterior u otros módulos serán puertos. Hay tres tipos de puertos De entrada (input) De salida (output) De entrada/salida (inout) Podemos ver las puertas vistas como pequeños módulos predefinidos por Verilog

4 INTRODUCCIÓN Las reglas de conexión (reg o wire) dependen del tipo de puerto

5 MÓDULO COMPARADOR Definamos y construyamos el módulo comparador de un bit visto en teoría Interfaz 2 entradas (a y b) 3 salidas (mayor, igual y menor) Todas las entradas y salidas son de 1 bit Comportamiento El módulo comparará sus dos entradas activando su salida correspondiente

6 MÓDULO FRANKENSTEIN Definamos y construyamos un módulo Frankenstein Interfaz Entrada: ojos, oídos Salida: manos, pies Entrada/salida: boca, nariz Comportamiento Esperado: un ser humano Erróneo: un monstruo

7 MÓDULO COMPARADOR: INTERFAZ La interfaz del módulo define sus cables de entrada y salida: // MOdulo comparador de un bit module Comp1(output wire mayor, output wire igual, output wire menor,input wire a, input wire b); // AquI vendra el codigo del modulo endmodule La interfaz define cómo se podrá usar el módulo Es la única parte del módulo visible a otros módulos? mayor igual menor

8 FRANKENSTEIN: INTERFAZ input: ojos para ver a sus víctimas input: oídos para oír sus gemidos output: boca para emitir sonidos guturales

9 MÓDULO COMPARADOR: CÓDIGO En el código del módulo diseñaremos las conexiones entre puertas que permitan realizar la función deseada Para ello hay que nombrar cada uno de los cables y puertas que vamos a usar 2 puertas NOT: narriba y nabajo 2 puertas AND: aarriba y aabajo 1 puerta NOR: n 2 cables adicionales a los de la interfaz: wabajo y warriba

10 FRANKENSTEIN: CÓDIGO El cerebro de Frankenstein procesará la información de entrada Y generará datos de salida acordes a su funcionamiento Ojo con programarlo mal

11 MÓDULO COMPARADOR: DISEÑO El módulo diseñado (interfaz y comportamiento) quedaría así: // MOdulo comparador de un bit module Comp1(output wire mayor, output wire igual, output wire menor, input wire a, input wire b); wire warriba, wabajo; not narriba(warriba,a); not nabajo(wabajo,b); and aarriba(mayor,a,wabajo); and aabajo(menor,b,warriba); nor n(igual,mayor,menor); endmodule El módulo diseñado se llama Comp1

12 FRANKENSTEIN: DISEÑO Cuidado El módulo diseñado es sólo eso: las instrucciones para hacer a Frankenstein. Cada vez que queramos crear uno tendremos que instanciarlo y comprobar su funcionamiento

13 MÓDULO COMPARADOR: COMPROBACIÓN El módulo define un circuito, pero no lo pone en funcionamiento Para ello tenemos que definir un módulo auxiliar, en el mismo fichero, que: Creará una instancia del módulo Definirá cables externos y los conectará a los puertos de la instancia del módulo Inyectará datos al sistema y los recogerá

14 COMPROBACIÓN module TestComp1; reg a,b; wire M,m,igual; Comp1 c(m,igual,m,a,b); // Bloque de comportamiento initial begin $monitor($time," a=%b, b=%b, mayor=%b, igual=%b, menor=%b", a,b,m,igual,m); a=0; b=0; #5 a=0; b=1; #5 a=1; b=0; #5 a=1; b=1; end endmodule Línea fundamental que instancia el módulo. Creamos un circuito que se llama c que es un tipo de circuito Comp1, con los cables definidos arriba, a través de su interfaz Monitorizamos cualquier cambio en los cables de la interfaz e imprimimos todos sus valores Estas líneas insuflan valores a los registros de entrada cada 5 unidades de tiempo

15 FRANKENSTEIN: COMPROBACIÓN Debemos insuflar energía al monstruo para que su interfaz de entrada empiece a recibir datos, su cerebro los procese y su interfaz de salida emita resultados (generalmente gruñidos incomprensibles) Nótese que el diseño para crear un monstruo es siempre el mismo Es cuando lo instanciamos que cobra vida y le damos nombre Podríamos crear a Frankenstein I, Frankensten II, etc. con el mismo diseño

16 PUERTOS DESCONECTADOS Al instanciar un módulo establecemos las conexiones indicando qué cables se conectan a cada puerto de la interfaz Podemos dejar puertos sin conexión omitiendo ciertos puertos de la interfaz Por ejemplo si queremos crear un comparador sólo de igualdad de nombre c7, con el diseño de nuestro comparador Comp1, podríamos hacer: Comp1 c7(,igual,,a,b);

17 PUERTAS CON MÁS DE DOS ENTRADAS Es posible usar puertas lógicas de más de dos entradas en Verilog, por ejemplo una puerta AND de cuatro entradas Para instanciar más puertas, simplemente se añaden argumentos en la línea de instanciación: and a4(salida, entrada1, entrada2, entrada3, entrada 4)

18 Instanciad dos veces el módulo comparador de un bit para construir un comparador de dos bits, según el esquema EJERCICIO de la figura Ejercicio 3 Comparador de dos bits Comparador de un bit #2 Comparador de un bit #1

19 NOTA: distinguid contextos Módulo de prueba Comparador de dos bits EJERCICIO Ejercicio 3 r[0] Comparador de un bit #1 a[0] a mayor mayor1 Comparador de un bit #1 igual1 Comparador Comparador de un de bit igual un #1 bit #1 r[1] b[0] b menor menor1

20 Prográmese en un mismo fichero Verilog tres módulos Uno para realizar un codificador 4x2 normal como se muestra a la izquierda de la figura Otro para un codificador 4x2 con prioridad como el que aparece a la derecha Un módulo de comprobación para probar cuáles son sus salidas para cada una de las 16 posibles entradas Comparad los resultados de los dos codificadores EJERCICIO Ejercicio 5

21 Uno de los problemas que presentan los diseños del ejercicio 5 es que no hay manera de diferenciar, observando las líneas de salida, el estado en que ninguna de las líneas de entrada del codificador está activa Añádase una línea de salida adicional, V, que se active cuando la salida sea válida, es decir, permanezca desactivada (0) cuando no haya ninguna línea del codificador activa EJERCICIO Ejercicio 7

22 Tomando sólo el caso del decodificador sin prioridad, modifíquese el caso anterior para que la línea V se mantenga activa si y sólo si hay exactamente una línea activa en la entrada EJERCICIO Ejercicio 8

23 Programadores inspeccionando el código de un módulo Frankenstein defectuoso. La interfaz parece que está bien, pero por si acaso el módulo está desconectado