Lección 14.V97. Problemas cuando la entrada es asincrónica. Máquina Mealy. Detector de secuencia 1011.

Te muestro un testbench que genera entradas de bits no sincronizadas con el reloj de manera de poder constatar el mal funcionamiento del detector de secuencia con salida tipo Mealy cuando no se cumple la hipótesis de diseño (la entrada debía ser sincrónica). Luego simulo usando el GTKWave por línea de comando. Allí vemos que el estado próximo es el correcto ya que lo genera el proceso combinacional, que es asincrónico, pero el proceso secuencial sincrónico no actualiza el estado hasta no recibir un flanco ascendente de la señal de reloj, de manera que no hay coordinación entre los procesos. La salida se activó con un ‘1’ solamente en la última secuencia exitosa, no detectó las anteriores, fallando en los bits 8, 12, 21 y 33.

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Lección 14. V92. Testbench, detector de secuencia, solapamiento, salida Mealy. ModelSim por línea de comando.

En este video te explico cómo hacer un testbench para el detector de secuencia con salida Mealy, con solapamiento. Compilo y simulo usando el ModelSim por línea de comando (git bash). Para simular uso opciones que permiten ver los ports de la entidad y las señales de la descripción, en este caso son los estados (actual y prox), de tipo enumerados. Defino una constante std_logic_vector para generar una cadena de bits correspondientes a los sucesivos bits de la entrada. Y otra para las salidas esperadas. Uso un ciclo for-loop. Uso los atributos ‘range e ‘image. Analizo las formas de ondas que muestra el ModelSim. Vemos las señales del port y los estados.

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Lección 14.V90. Testbench, detector de secuencia, salida Mealy. Simulación con gtkwave, vista estados

Te explico el testbench para el detector de secuencia con salida Mealy, sin solapamiento. Simulo con el gtkwave, genero un archivo de extensión .ghw, para ver, no solamente los ports de la entidad sino también las señales de la descripción, en este caso son los estados (actual y prox), de tipo enumerados. Defino una constante std_logic_vector para generar una cadena de bits correspondientes a los sucesivos bits de la entrada. Y otra para las salidas esperadas. Uso un ciclo for-loop. Uso los atributos ‘range e ‘image. Desde la línea de comando del git bash compilo y corro el testbench usando ghdl. Genero un archivo de extensión .ghw con el cual abro el gtkwave. Explico la simulación. Vemos las señales del port y los estados.

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Lección 12.V75. Testbench del registro SISO/SIPO, sincrónico, desplazamiento a derecha.

En este video te muestro el testbench de un registro SISO (serial input, serial output)/ SIPO(serial input, parallel output), de desplazamiento a derecha, sincrónico, para 5 bits. Como la descripción no tiene la señal de reset, espero 5 ciclos de reloj, con SI=0 para que el registro se encuentre reseteado.

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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.V73. Testbench y simulación: registro PIPO, sincrónico con habilitación y salida tri-state.

En este video te muestro el testbench para un registro sincrónico PIPO (parallel input parallel output), de 4 bits, con reset sincrónico, habilitación del registro (ce, chip-enable) y habilitación del buffer de salida tri-state (oe, output enable). Luego vemos la simulación. El código del testbench lo puedes ver completo más abajo, ya que no lo expliqué totalmente en el video para no hacerlo demasiado largo. Te muestro cómo sincronizar la señal output enable que en el diseño aparece como asincrónica. Analizo todas las combinaciones de las señales de control de entrada.

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Ventana de forma de ondas correspondiente al testbench del registro explicado.

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.V69.1. Testbench y simulación del contador sincrónico, módulo M (decimal).

En este video te explico el testbench de un contador de módulo genérico, probado para módulo 10 (contador decimal). Genero un pulso de reset al principio para dar el valor inicial a las señales y otro pulso para resetear el contador cuando estaba funcionando normalmente. Pruebo la señal de habilitación activa e inactiva. Simulo para comprobar el correcto funcionamiento. Te explico el “warning” por “metavalue” que genera el ModelSim y porqué no es importante.

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Generación de los pulsos de reset:

Warning que aparece en la ventana Transcript del ModelSim cuando se ejecuta la simulación:

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.