Curso VHDL.V80. Descripción: contador en anillo con arranque automático. Hardware generado.

Te describo un contador en anillo con arranque automático, o sea que contempla la posibilidad tanto de que todos sus bits erróneamente estén en ‘0’ como que el contenido tenga más de ‘1’. En el primer caso inmediatamente lo lleva a su estado inicial (el del reset) con el bit más significativo en ‘1’ y el resto en ‘0’. En el segundo caso, en cada ciclo de reloj va limpiando los ‘1’ que hubiera. Uso dos procesos, la señal generada por uno de ellos dispara el otro proceso. Defino una variable. Uso for loop.

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Lección 13.V78. Descripción de un generador de secuencia pseudo-aleatoria de 5 bits.

Descripción y explicación de un generador de una secuencia pseudo-aleatoria de 5 bits usando un registro de desplazamiento. Este generador cuenta con 32 estados ya que se fuerza el estado con todos los bits en cero. También tiene una señal de reset. Te muestro en una tabla la secuencia generada. Analizo con detalle los esquemáticos generados por RTL y Technology Map Viewer del Quartus II.

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Lección 12.V76. Descripción: registro SISO, SIPO, carga paralelo, sincrónico, genérico, con reset.

En este video te muestro la descripción de un registro de desplazamiento a derecha tipo SISO (serial input serial output) que también es SIPO (serial input parallel output), con carga paralelo, sincrónico y con reset sincrónico. Te muestro el circuito esquemático Technology Map Viewer generado por tool del Quartus II. La señal “serial input” entra al bit más significativo del registro que se encuentra a la izquierda. Uso la concatenación de vectores para generar el nuevo contenido del registro

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Lección 12.V74. Descripción: registro SISO/SIPO, genérico, sincrónico, desplazamiento a derecha.

En este video te muestro la descripción de un registro SISO (serial input, serial output)/ SIPO(serial input, parallel output), de desplazamiento a derecha, sincrónico y genérico. La señal “serial input” entra al bit más significativo del registro que se encuentra a la izquierda y el bit menos significativo sale por la derecha a “serial output” (bit menos significativo de la salida en paralelo). Este ejemplo también consta de salida paralelo de manera que también es un registro SIPO. Uso la concatenación de vectores para generar el nuevo contenido del registro.

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Lección 12.V72. Registro PIPO, sincrónico, habilitación y salida de alta impedancia.

En este video te muestro la descripción VHDL de un registro PIPO (parallel input parallel output), sincrónico, genérico, con habilitación del registro y habilitación de las salidas tri-state. Señales chip-enable y output-enable. Te muestro la sentencia VHDL que permite generar un buffer tri-state. El reset es sincrónico. Luego de compilar, vemos los warnings. Te muestro también el circuito esquemático generado por “Technology Map Viewer” de “Tool” y lo analizo, comprobando la existencia de los buffers tri-state sintetizados.

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Lección 12.V70. Descripción de un registro PIPO genérico, sincrónico, con reset.

En este video te muestro la descripción VHDL de un registro PIPO (parallel input, parallel output), sincrónico, genérico. Es muy sencillo, consta de un único proceso explícito que se dispara con la señal de reloj. El reset es sincrónico. Luego de compilar, vemos los warnings. Te muestro también el circuito esquemático generado por “Technology Map Viewer” de “Tool” y lo analizo.

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Lección 11.V68. Contador sincrónico, de módulo arbitrario, ejemplo contador decimal.

En este video te explico la descripción de un contador sincrónico, genérico, de módulo M, que no es potencia de 2. Consta de la señal de reset para darle un valor inicial y de la señal de habilitación. Detecta el valor valor máximo de la cuenta, M-1 para reinicializar la cuenta. Explico porqué se compara con el valor del módulo menos uno. Explico qué instrucción va a producir un warning, posteriormente en la simulación con el ModelSim y porqué se produce. Luego analizo el circuito esquemático Technology Map Viewer que genera el Quartus II. Una celda de lógica combinacional sintetizó el detector del 9 (el ejemplo usa una constante M=10, se trata de un contador decimal) usando una compuerta OR. La salida de esa compuerta se niega para generar el port de salida tc_o (cuenta terminal), y se usa para resetear en forma sincrónica los flip-flops, generándose así el valor inicial de la cuenta.

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Technology Map Viewer.

Lección 11.V66. Contador binario, sincrónico, genérico, bidireccional.

En este video comparo dos descripciones para un contador sincrónico, genérico, bidireccional. Te muestro el RTL Viewer en ambos casos para justificar la segunda descripción (ahorra recuersos de hardware). En esa descripción uso una señal auxiliar “dir” para lograr que el contador incremente el valor de la cuenta cuando la señal del port de entrada “up_i” esté en ‘1’ o que lo decremente cuando” up_i” esté en ‘0’. Uso una señal integer y el atributo “range”, explico porqué es conveniente definir un rango. También comento la diferencia entre usar señales o usar variables. Compilo y analizo el Technology Map Viewer. Muestro que la señal auxiliar “dir” no se sintetizó.

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Technology Map Viewer.

Te muestro el código “clásico” de un contador bidireccional, para que compares ambos diseños, fíjate cómo el primero es más claro, en él se evitó tener una gran cantidad de sentencias “if” anidadas que ensucian el código. Y, además, a continuación te muestro el esquemático RTL Viewer que generó el Quartus II para que lo compares con el anterior y compruebes cómo el primer diseño optimizó los recursos del hardware.

RTL Viewer.

Lección 11.V64. Contador binario, habilitación y reset sincrónicos, cuenta terminal y estado.

En este video te explico la descripción de un contador genérico, sincrónico, binario, de módulo potencia de 2, con salidas: cuenta terminal y estado (valor de la cuenta). Analizo una sentencia que en la simulación va a producir un “Warning: metavalue detected”. Analizo el circuito generado.

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Esquema circuital producido por Technology Map Viewer.

Detalle de las celdas lógicas combinacionales.

Lección 11.V62. Descripción de un contador binario sincrónico, genérico, con reset sincrónico.

En este video te explico la descripción VHDL de un contador binario, genérico, de módulo potencia de 2, con reset sincrónico, también llamado cíclico. Tiene la entrada de pulsos a contar (reloj) y la de reset y como salida el estado de la cuenta. Como uso una señal de tipo unsigned incluyo el package numeric_std. Uso la función rising_edge. Compilo y controlo los “warnings”. Luego recurro a la herramienta “Tool” del Quartus II y selecciono “Technology Map Viewer” para ver y analizar el circuito esquemático generado.

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Desplegando el contenido de las celdas combinacionales vemos la señal de reset que llega a todas para generar en forma sincrónica el estado inicial del contador.