Lección 11.V65. Testbench. Simulación. Metavalue. Contador con habilitación y reset sincrónicos, estado y cuenta terminal.

En este video te explico el testbench para el contador genérico, sincrónico, binario, con señales de habilitación y reset sincrónicos y con salidas: estado y cuenta terminal, descripto en el video anterior. El simulador produce el warning: METAVALUE DETECTED. Analizo este warning y explico cómo evitarlo.

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El ModelSim da el siguiente warning cuando simula:

No obstante la decisión que tomó (FALSE) es correcta y vemos en la ventana de forma de ondas las salidas esperadas.

El warning es producido por la sentencia del renglón 39 de la descripción VHDL del contador, debido a que la señal auxQ no tiene un valor definido antes de que llegue el primer flanco creciente de la señal de reloj. El valor false que dio el simulador a la comparación: auxQ = M – 1, es correcto, por lo tanto tc_o tendrá un ‘0’ como valor inicial. Esto no es lo que sucede con el hardware, en el que ese valor no se puede conocer.

Hay una forma de evitar ese warning pero no es recomendable porque algunas FPGA sintetizarán hardware y otras no. Simplemente muestro cuál es pero no la voy a usar. Es mejor tener la información de este warning y estudiar a qué se debe y si para nuestro circuito es o no importante.

En el renglón 24, vemos la modificación, ahora la señal auxQ tiene un valor inicial. Para el simulador esta solución es óptima. No para todas las FPGA.

Cuando compilamos nuevamente con esta modificación y simulamos constatamos que el warning no aparece más en la ventana Transcript del ModelSim.

Vemos que en la ventana de forma de ondas ahora la salida q_o ya no tiene el símbolo ‘U’ de undefined, o sea, no inicializado. El resto está igual que en la anterior simulación.

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.

Lección 11.V61. Explicación y testbench sobre las limitaciones del contador sin una señal de reset.

En este video te explico el testbench para el contador elemental del video anterior. Se trataba de un contador con solo señal de pulsos a contar y la salida del estado de la cuenta. Te explico los problemas que se generan al no partir de un estado inicial conocido. Te muestro el testbench interactuando con la descripción. También analizo qué sucede en el hardware cuando no hay un estado inicial mirando el circuito generado por la herramienta “Technology Map Viewer” del Quartus II.

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Salida de la ventana “transcript” luego de la simulación en el ModelSim.

Lección 11. V60. Contador sincrónico binario de módulo potencia de dos.

En este video te explico la descripción VHDL de un contador binario de módulo potencia de 2, también llamado cíclico. Como primer ejemplo elegí un contador que tiene solamente la entrada de pulsos a contar (reloj) 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” y selecciono “Technology Map Viewer” del Quartus II para ver y analizar el circuito esquemático generado.

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Lección 10.V57. Flip-flop JK con entrada de clear y de preset.

En este video te explico cómo describir un flip-flop JK, con entradas asincrónicas de “clear” y “preset”, a partir de su ecuación característica. La entrada “clear” tienen prioridad sobre la entrada “preset”. Con la sentencia if…elsif, doy prioridad a clear sobre preset y sobre el flanco ascendente del reloj. Uso la función “rising_edge” para detectar el flanco creciente de la señal de reloj. En la arquitectura defino una señal auxiliar para poder escribir la ecuación característica del flip flop. Compilo y analizo los “warnings”. Luego recurro a la herramienta “Tool” y selecciono “RTL Viewer” del Quartus para ver y analizar el circuito esquemático generado. Si te parece útil la explicación no te olvides de darle un clic a “me gusta” ¡Gracias! Para contactarme y solicitarme los manuales del Quartus II que escribí en español en lenguaje amigable (no son una traducción) y también los archivos de las descripciones y testbenchs en formato texto para que los puedas probar, entra en https://susycursos.com/contactame/ .

Lección 10.V55. Descripción de un flip-flop JK.

En este video te explico cómo describir un flip-flop JK a partir de su ecuación característica. Uso la función rising_edge para detectar el flanco creciente de la señal de reloj. En la arquitectura defino una señal auxiliar para poder escribir la ecuación característica del flip flop. Compilo y analizo un warning. Luego recurro a la herramienta Tool del Quartus y selecciono RTL Viewer para ver y analizar el circuito esquemático generado. Si te parece útil la explicación no te olvides de darle un clic a “me gusta” ¡Gracias! Para contactarme y solicitarme los manuales del Quartus II que escribí en español en lenguaje amigable (no son una traducción) y también los archivos de las descripciones y testbenchs en formato texto para que los puedas probar, entra en https://susycursos.com/contactame/ .

Tabla de verdad y ecuación característica del flip flop JK.

Lección 3.V19. ROM: binario a Gray.

Descripción VHDL de una memoria ROM genérica usada para convertir de código binario natural de 4 bits a código Gray. Incluyo el package numeric_std para usar datos unsigned y la función to_integer para el casting. Defino un nuevo tipo de datos con type y arreglos con array. Escribo una tabla con el código Gray que será el contenido de la memoria ROM. Analizo el hardware sintetizado con la herramienta Technology Map Viewer del Quartus II. Y finalmente realizo la simulación para comprobar el correcto funcionamiento. Puedes ver el código en mi post Lección 3. VHDL por comportamiento. https://susycursos.com/blog/page/6/. A través de “contactame” puedes pedirme que te envíe los archivos de texto con las descripciones para que los puedas probar y el tutorial del Quartus II, que hice.  https://susycursos.com/contactame/

Lección 3.V18. Sumador-restador.

Descripción VHDL de un sumador-restador genérico de números enteros de N bits. Uso el package numeric_std porque voy a usar operaciones matemáticas, uso datos tipos signed, definidos en ese package. Para que sea genérico defino en generic la constante N que representa la cantidad de bits de los operandos. Uso operaciones lógicas y analizo la precedencia de operandos y la necesidad de usar paréntesis. Genero el indicador de desborde (overflow). Te muestro el circuito esquemático generado por la herramienta Netlist Viewer, opción RTL Viewer. Finalmente muestro la simulación. Puedes ver el código en mi post Lección 3. VHDL por comportamiento. https://susycursos.com/blog/page/6/. A través de “contactame” puedes pedirme que te envíe los archivos de texto con las descripciones para que los puedas probar y el tutorial del Quartus II, que hice.  https://susycursos.com/contactame/

Lección 3.V16. Sumador binario genérico.

Descripción y simulación de un sumador binario genérico de magnitudes de N bits. Uso el package numeric_std para cambiar el tipo de datos a unsigned para así de poder realizar la suma. Recuerdo que no existe el casting de un std_logic a unsigned, hay que transformarlo en un std_logic_vector de un solo elemento. Cambio el largo de un vector concatenándole un ‘0’ adelante. Puedes ver el código en mi post Lección 3. VHDL por comportamiento. https://susycursos.com/blog/page/6/. A través de “contactame” puedes pedirme que te envíe los archivos de texto con las descripciones para que los puedas probar y el tutorial del Quartus II, que hice.  https://susycursos.com/contactame/