ПТСиПЦУвСБ/Практическая работа 1

Ссылки сюда (9) →

Лекции ПТСиПЦУвСБ

• Чеклист

---

Лекции

Лекция 1 Лекция 2 Лекция 3 Лекция 4

Лекция 5 Лекция 6 Лекция 7 Лекция 8

---

Практические

• Практическая работа 1
• Практическая работа 2
• Практическая работа 3
• Практическая работа 4

Тесты

• Тест 1 - Основы VHDL

---

Лабораторные

• Лабораторная работа 1
• Лабораторная работа 2
• Лабораторная работа 3
• Лабораторная работа 4

---

Доп. материалы

• Ссылки
• Книги
• Софт
  • Редактор Emacs
  • ModelSim
  • ISE
  • LeonardoSpectrum

---

• Форум
• Журнал
• План сдачи заданий
• Зачёт

Сроки выполнения работы:

гр. 012501	гр. 012502	Примечание
до .02.2014	до .02.2014	Выбрать вариант задания. Можно по почте. Но следует учитывать, что не более 3 человек (на поток) на одно задание . Можно предложить свой вариант задания реализации комбинационной схемы.
до .02.2013	до .02.2013	Сдать работу (не позже следующего ПЗ)

Общие требования к выполнению

• Сформулировать задачу: определить имена и разрядность входов и выходов, записать таблицу истинности (можно в сокращенной записи) или в виде системы функций
  • В интерфейсе блока (entity) необходимо использовать типы std_logic и std_logic_vector
  • внутри блока допускается использование типов std_logic, std_logic_vector, integer, natural, unsigned, signed.
• Нарисовать принципиальную схему на уровне базовых цифровых элементов (логические элементы; комбинационный блок, реализующий заданную таблицу истинности; де-/шифраторы; де-/мультиплексоры; двоичный одноразрядный сумматор и др.)
• Разработать VHDL модель устройства и составить тестбенч для проверки модели с помощью моделирования
• Подготовить отчет, включающий описание входов/выходов, таблицу истинности (или дугой вид описания выполняемых функций), принципиальную схему, VHDL модель, тесбенч и временные диаграммы.

Как выполнять задания можно найти в книге Д. Уэйкерли Пректирование цифровых устройств. В 2-х томах — М., 2002 Т. 1-2. — 544 с.

Задания

Задание 1. Счетчик числа единиц и определение четности

• разрядность входного вектора 8 бит
• выходы
  • число (сумма) единиц в векторе
  • четность числа (суммы) единиц

Разрядность и кодировку выходов нужно определить самостоятельно.

Задание 2. Преобразование двоичного 8-ми разрядного числа (от 0 до 128) в дополнительный код (8 бит)

Необходимо преобразовать положительные числа (от 0 до 128) в отрицательные числа, заданные в дополнительном коде.

Задание 5. Преобразователь 8-ми разрядного числа из двоичного кода в двоично-десятичный код

• для описания поведения удобно воспользоваться типом unsigned из библиотеки numeric_std. Ознакомиться с функциями пакета можно тут.

Задание 6. Преобразователь числа из двоично-десятичного кода в двоичный 8-ми разрядный код

• Входные числа от 0 до 255 (представленные в двоично-десятичном коде)

Задание 8. Приоритетный полный шифратор 16 в 4

• приоритет от старших к младшим разрядам (кодам)
• входы: 16 бит
• выходы:
  • двоичный код 4 бита
  • индикатор отсутствия кода на входе

Задание 8A. Приоритетный полный шифратор 16 в 4 (в код Грея)

• приоритет от старших к младшим разрядам (кодам)
• входы: 16 бит
• выходы:
  • код Грея: 4 бита
  • индикатор отсутствия кода на входе

Задание 9. Двойной приоритетный шифратор 16 в 4

• входы: 16 бит
• выходы:
  • код разряда 1го приоритета
  • код разряда 2го приоритета
  • индикатор отсутствия кода на входе

Задание 10. Шифратор двоичного кода (8-ми разрядного числа) в код семисегментного индикатора (3х позиционного) с отображением в десятичном виде

• для описания поведения удобно воспользоваться типом unsigned из библиотеки numeric_std. Ознакомиться с функциями пакета можно тут.

Задание 11. Преобразование (шифратор) двоичного числа в формат с плавающей точкой

• входное число 16 бит
• выходное число в формате M*2^E
  • мантиса (M) 8 бит
  • степень (E) 3 бита
  • остаток 8 бит

Задание 12. Блок выполнения сдвигов

• Входы:
  • Входной вектор: 16 бит
  • Входной перенос: 1 бит - используется при логическом сдвиге (задвигается в вектор)
  • входы управление видом операции (арифметический, логический, циклический сдвиг и 2 направления сдвига) - всего 6 операций
  • входы, задающие величину сдвига (задание от 0 до 15 бит)
• Выход данных

Задание 13. Компаратор

• сравнить два 8-ми разрядных двоичных числа с учетом знака (числа кодируются в дополнительном коде), определив три выхода:
  • A > B
  • A < B
  • A = B
  • A = B с учетом дополнительного входа, задающего 8-разрядную маску. Установленные биты в маске задают биты, которые будут игнорироваться при сравнении A = B.

Задание 14. Сумматор в двоично-десятичном коде

• Входы: два числа от 0 до 255.

Задание 15. АЛУ

• Входы:
  • два числа от 0 до 255.
  • задание операции: сумма, разность, логическое И, ИЛИ, исключающее ИЛИ, сдвиг (логический, арифметический, циклически + 2 направления для каждого; число разрядов для сдвига задаётся вторым вторым аргументом), установка бита (разряд задается вторым числом), сброс бита (разряд задается вторым числом).
• Выходы:
  • результат операции
  • перенос
  • флаг Zero - выставляется когда результат операции равен 0.
• для операций суммы и разности можно использовать функции пакета numeric_std

Дополнительная литература

• описаны разные виды двоичных кодов и даны примеры построения преобразователей кодов:
  • Бойт К. Цифровая электроника. – Техносфера, 2007, 472 с.
  • Зубчук В. И. и др. Справочник по цифровой схемотехнике. – Приведены схемные реализации цифровых интегральных микросхем (ИМС) комбинационного (шифраторы, дешифраторы, преобразователи кодов, мультиплексоры, демуль-типлексоры, сумматоры, компараторы)