Introducción. Interfaz. Diseño. Módulos. Instancia. Módulo comparador. Puertos desconectados

Transcripción

1 Introducción Interfaz Diseño Módulos Instancia Módulo comparador Puertos desconectados

2 Introducción l l El diseño modular es un recurso muy usado en informá;ca Consiste en dividir el problema en unidades sencillas llamadas módulos Autocontenidos: desde dentro de un módulo no se definen otros módulos (aunque se puede invocar a otros módulos) Interfaces bien definidas por las que se realiza la comunicación con el exterior Posibilidad de anidar módulos (construir módulos dentro de otros) 2

3 Introducción Ventajas del diseño modular Facilita el proceso de construcción de sistemas complejos a par;r de otros más simples En caso de fallo, es más fácil localizar el fallo y depurar la aplicación Todo modelo de programación suele constar de un diseño modular, bajo dis;ntos nombres: módulos, métodos, funciones, objetos, clases, estructuras, bloques, etc. 3

4 Introducción En Verilog: Módulos = módulos electrónicos (circuitos) Podemos ver las puertas lógicas como pequeños módulos o circuitos predefinidos por Verilog Interfaz con el exterior u otros módulos = puertos. Hay tres ;pos de puertos De entrada (input) De salida (output) De entrada/salida (inout) 4

5 Introducción Las reglas de conexión (reg o wire) dependen del ;po de puerto En general, wire siempre se permite como entrada o salida reg se puede u;lizar como entrada al módulo o salida del módulo 5

6 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 ac;vando su salida correspondiente 6

7 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

8 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

9 Frankenstein: interfaz input: ojos para ver a sus víctimas input: oídos para oír sus gemidos output: boca para emitir sonidos guturales 9

10 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

11 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

12 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

13 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

14 Módulo comparador: instancia 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

15 Instancia y 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 dan valores a los registros de entrada cada 5 unidades de tiempo 15

16 Frankenstein: instancia 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

17 Ejercicio 2 Copiar los módulos Comp y TestComp vistos para poner en funcionamiento un módulo comparador de 1 bit Qué u;lidades puedes ver en diseñar los programas mediante módulos? 17

18 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 omi;endo 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); 18

19 Ejercicio 3 Instanciad dos veces el módulo comparador de un bit para construir un comparador de dos bits, según el esquema de la figura Comparador de dos bits Comparador de un bit #1 Comparador de un bit #2 19

20 Ejercicio 3 Cuidado con los contextos Módulo de prueba Comparador Comparador de dos bits de un bit #1 r[0] Comparador de un bit #1 a[0] a mayor mayor1 Comparador Comparador de de un un bit bit #1 #1 igual igual1 r[1] b[0] b menor menor1 Comparador de un bit #2 bit #1 20

21 Ejercicio 5 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 21

22 Ejercicio 7 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 ac;va Añádase una línea de salida adicional, V, que se ac;ve cuando la salida sea válida, es decir, permanezca desac;vada (0) cuando no haya ninguna línea del codificador ac;va 22

23 Ejercicio 8 Tomando sólo el caso del decodificador sin prioridad, modikquese el caso anterior para que la línea V se mantenga ac;va si y sólo si hay exactamente una línea ac;va en la entrada 23

24 Programadores inspeccionando el código de un módulo Frankenstein defectuoso. La interfaz parece que está bien, pero debe de haber algún cable desconectado 24