73816

Анализ устройств цифровой электроники на структурном уровне представления в системах моделирования VLSI-SIM и MODELSIM

Лекция

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Как видно из результатов моделирования схемы в VLSI-SIM и ModelSim, временные диаграммы совпадают. За исключением небольших скачков, которые наблюдались в VLSI-SIM, а в ModelSim они пропали.

Русский

2014-12-20

2.26 MB

1 чел.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ  БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАТИКИ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Факультет компьютерных технологий и систем

Кафедра ЭВМ

 

 

 

ПАНАРАД СЕРГЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ

ВМИС

Анализ устройств цифровой электроники на структурном уровне представления в системах моделирования VLSI-SIM и MODELSIM

Отчёт по лабораторной работе №4

(вариант 17)

студента 3 курса 221902 группы

 

Преподаватель

  

Воронов Александр Анатольевич,

доцент кафедры ЭВМ

 

Минск 2014

1) Приведем структурную схему моделируемого объекта с учетом

представления логических элементов в соответствии с ГОСТом:

Рис. 1. Структурная схема моделируемого объекта

    2.1) Опишем цифровое устройство на языке системы VLSI-SIM:

circuit lab4;

    inputs x1(1), x2(1), x3(1), x4(1);

    outputs c1(1), y2(1), y3(1), y4(1);

gates

    a1 'not' (1) x3(1);

    a2 'not' (1) y3(1);

    b1 'not' (1) a2(1);

    b2 'noa2' (1) x1(1), a1(1), x2(1);

    b3 'nmx2' (1) a1(1), x1(1), x2(1);

    b4 'not' (1) x1(1);

    b5 'not' (1) y2(1);

    b6 'not' (1) x2(1);

    c1 'no3' (1) b2(1), x4(1), b1(1);

    c2 'na2' (1) x1(1), b6(1);

    c3 'not' (1) a2(1);

    c4 'na3' (1) b3(1), x4(1), b5(1);

    c5 'na3o2' (1) x3(1), b4(1), b6(1), x4(1);

    y4 'nao22' (1) x3(1), c3(1), c1(1), c2(1);

    y3 'nao3' (1) c4(1), b4(1), x3(1), x4(1);

    y2 'not' (1) c5(1);

endgates

end

2.2) Выполним трансляцию описания схемы

Рис. 2. Трансляция описания схемы

2.3) Выполним 3 попытки построения теста контроля объекта случайным образом

2.4) Проведем моделирование объекта на лучшем из полученных тестов

Рис. 3. Временная диаграмма

3) Опишем цифровое устройство на структурном уровне на языке VHDL

na3o2.vhd

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.std_logic_1164.all;

ENTITY na3o2 IS

  port (A,B,C,D: in STD_LOGIC; Y: out STD_LOGIC);

END na3o2;

ARCHITECTURE arc_na3o2 OF na3o2 IS

BEGIN

  Y <= not (A and B and (C or D)) after 4 ns;

END arc_na3o2;

noa2.vhd

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.std_logic_1164.all;

ENTITY noa2 IS

  port (A,B,C: in STD_LOGIC; Y: out STD_LOGIC);

END noa2;

ARCHITECTURE arc_noa2 OF noa2 IS

BEGIN

  Y <= not (A or (B and C)) after 3 ns;

END arc_noa2;

no3.vhd

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.std_logic_1164.all;

ENTITY no3 IS

  port (A,B,C: in STD_LOGIC; Y: out STD_LOGIC);

END no3;

ARCHITECTURE arc_no3 OF no3 IS

BEGIN

  Y <= not (A or B or C) after 4 ns;

END arc_no3;

nmx2.vhd

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.std_logic_1164.all;

ENTITY nmx2 IS

  port (A,B,V: in STD_LOGIC; Y: out STD_LOGIC);

END nmx2;

ARCHITECTURE arc_nmx2 OF nmx2 IS

BEGIN

  Y <= not ((A or not V) and (B or V)) after 6 ns;

END arc_nmx2;

nao3.vhd

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.std_logic_1164.all;

ENTITY nao3 IS

  port (A,B,C,D: in STD_LOGIC; Y: out STD_LOGIC);

END nao3;

ARCHITECTURE arc_nao3 OF nao3 IS

BEGIN

  Y <= not (A and (B or C or D)) after 5 ns;

END arc_nao3;

na2.vhd

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.std_logic_1164.all;

ENTITY na2 IS

  port (A,B: in STD_LOGIC; Y: out STD_LOGIC);

END na2;

ARCHITECTURE arc_na2 OF na2 IS

BEGIN

  Y <= not (A and B) after 2 ns;

END arc_na2;

invertor.vhd

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.std_logic_1164.all;

ENTITY invertor IS

  port (A: in STD_LOGIC; Y: out STD_LOGIC);

END invertor;

ARCHITECTURE arc_invertor OF invertor IS

BEGIN

  Y <= not A after 1 ns;

END arc_invertor;

nao22.vhd

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.std_logic_1164.all;

ENTITY nao22 IS

  port (A,B,C,D: in STD_LOGIC; Y: out STD_LOGIC);

END nao22;

ARCHITECTURE arc_nao22 OF nao22 IS

BEGIN

  Y <= not ((A or B)and (C or D)) after 3 ns;

END arc_nao22;

na3.vhd

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.std_logic_1164.all;

ENTITY na3 IS

  port (A,B,C: in STD_LOGIC; Y: out STD_LOGIC);

END na3;

ARCHITECTURE arc_na3 OF na3 IS

BEGIN

  Y <= not (A and B and C) after 3 ns;

END arc_na3;

circuit.vhd

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.std_logic_1164.all;

ENTITY circuit IS

  PORT (x1, x2, x3, x4: in std_logic;

  y1, y2, y3: inout std_logic;

  y4: out std_logic);

END circuit ;

ARCHITECTURE arc_circuit OF circuit IS

  component invertor

     port (A: in std_logic;

     Y: out std_logic);

  end component;

  component noa2

     port (A,B,C: in std_logic;

     Y: out std_logic);

  end component;

  component nmx2

     port (A,B,V: in std_logic;

     Y: out std_logic);

  end component;

  component no3

     port (A,B,C: in std_logic;

     Y: out std_logic);

  end component;

  component na2

     port (A,B: in std_logic;

     Y: out std_logic);

  end component;

  component na3

     port (A,B,C: in std_logic;

     Y: out std_logic);

  end component;

  component na3o2

     port (A,B,C,D: in std_logic;

     Y: out std_logic);

  end component;

  component nao22

     port (A,B,C,D: in std_logic;

     Y: out std_logic);

  end component;

  component nao3

     port (A,B,C,D: in std_logic;

     Y: out std_logic);

  end component;

signal a1, a2, b1, b2, b3, b4, b5, b6, c2, c3, c4, c5: std_logic;

BEGIN

  g1: invertor port map(x3, a1);

  g2: invertor port map(y3, a2);

  g3: invertor port map(a2, b1);

  g4: noa2 port map(x1, a1, x2, b2);

  g5: nmx2 port map(a1, x1, x2, b3);

  g6: invertor port map(x1, b4);

  g7: invertor port map(y2, b5);

  g8: invertor port map(x2, b6);

  g9: no3 port map(b2, x4, b1, y1);

  g10: na2 port map(x1, b6, c2);

  g11: invertor port map(a2, c3);

  g12: na3 port map(b3, x4, b5, c4);

  g13: na3o2 port map(x3, b4, b6, x4, c5);

  g14: nao22 port map(x3, c3, y1, c2, y4);

  g15: nao3 port map(c4, b4, x3, x4, y3);

  g16: invertor port map(c5,y2);

END arc_circuit;

3.1) Подготовим блок Testbench для отладки объекта, при этом

используя тест, полученный в части 1 задания

LIBRARY IEEE;

USE IEEE.std_logic_1164.all;

ENTITY circuit_test is  

END circuit_test;

ARCHITECTURE  bench OF circuit_test IS

  component circuit

     port(x1, x2, x3, x4: in std_logic;

     y4: out std_logic; y1, y2, y3:inout std_logic);

  end component;

signal x1, x2, x3, x4, y1, y2, y3, y4: std_logic;

BEGIN

x1 <= '1','0' after 100 ns,'1' after 300 ns,'0' after 400 ns,'1' after 800 ns,'0' after 1000 ns, '1' after 1100 ns;

x2 <= '0','1' after 100 ns,'0' after 200 ns,'1' after 300 ns, '0' after 400 ns, '1' after 600 ns, '0' after 800 ns;

x3 <= '0','1' after 300 ns,'0' after 400 ns,'1' after 500 ns,'0' after 600 ns, '1' after 700 ns, '0' after 1100 ns;

x4 <= '1','0' after 200 ns,'1' after 300 ns,'0' after 600 ns,'1' after 700 ns,'0' after 900 ns;

M:circuit port map(x1, x2, x3, x4, y4, y1, y2, y3);      

END bench;

3.2) Выполним компиляцию описания

Рис. 4. Компиляция описания

3.3) Выполним моделирование объекта на заданном тесте

3.4) Сравним результаты моделирования объекта в двух системах моделирования

Вывод:

Как видно из результатов моделирования схемы в VLSI-SIM и ModelSim,  временные диаграммы совпадают. За исключением небольших скачков, которые наблюдались в VLSI-SIM, а в ModelSim они пропали. Это происходит из-за того, что в ModelSim мы проводили моделирование с учетом внутренних задержек элементов.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

12649. Вирішення систем рівнянь за допомогою блоку Given-Find 67 KB
  Лабораторна робота №4 Вирішення систем рівнянь за допомогою блоку GivenFind. Мета роботи: навчитись вирішувати системи рівнянь в аналітичному вигляді. Завдання: вирішити за допомогою наведені MATHCAD приклади. Вирішення систем рівнянь MATHCAD здійснює чисельними методам
12650. Вирішення оптимізаційних завдань в пакеті MATHCAD 127 KB
  Лабораторна робота №5 Вирішення оптимізаційних завдань в пакеті MATHCAD Мета роботи: навчитись вирішувати оптимізаційні завдання в пакеті MATHCAD Завдання: опрацювати наведені приклади скласти звіт. Оптимізаційні завдання можна розділити на два класи: завдання без...
12651. Чисельне вирішення одного диференціального рівняння 37.5 KB
  Лабораторна робота №6 Чисельне вирішення одного диференціального рівняння. Мета роботи: Навчитися вирішувати диференційні рівняння в пакеті MATHCAD. Завдання: відтворити наведені приклади скласти звіт. MATHCAD 2000 дозволяє без додаткових перетворень чисельно вирішити д
12652. Чисельне рішення систем диференціальних рівнянь 79 KB
  Лабораторна робота №7 Чисельне рішення систем диференціальних рівнянь. Мета роботи: навчитися вирішувати системи диференціальних рівнянь за допомогою пакету С. Завдання: відтворити в пакеті MATHCAD вирішення наведених прикладів. Диференціальні рівняння що входять...
12653. Странный аттрактор 105.5 KB
  Лабораторна робота № Странный аттрактор Одна из самых знаменитых динамических систем предложена в 1963 г. Лоренцом в качестве упрощенной модели конвективных турбулентных движений жидкости в нагреваемом сосуде тороидальной формы. Система состоит из трех ОДУ и имеет тр...
12654. Модели динамики биологических популяций 73.5 KB
  Лабораторная работа №9 Модели динамики биологических популяций Модель взаимодействия хищник жертва независимо предложили в 1925-1927 гг. Лотка и Вольтерра. Два дифференциальных уравнения листинг 9 моделируют временную динамику численности двух биологических популяц
12655. ОРГАНИЗАЦИЯ МЕДИЦИНСКОГО СНАБЖЕНИЯ ФОРМИРОВАНИЙ И УЧРЕЖДЕНИЙ МС ГО 64 KB
  В то же время выход из строя производственных мощностей и гибель части имущества в очагах поражения будут в значительной степени ограничивать возможности формирований и учреждений МС ГО в оказании медицинской помощи.
12656. ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ 71.5 KB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1 ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННЫХ СХЕМ Цель работы: Изучение измерительных приборов лаборатории полупроводниковых устройств. Освоение основных приемов измерения электрических парамет
12657. ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ 94 KB
  ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2 ИССЛЕДОВАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ Цель работы: Изучение вольт-амперных характеристик ВАХ полупроводниковых диодов ППД методов их аппроксимации исследование динамических