
7. Лабораторная работа № 6
«Построение и исследование регистров»
Цель работы: создание и исследование различных типов регистров в САПР MAX+plus II.
1. Исследование параллельного регистра
Так как в САПР MAX+plus II нет готового символа асинхронного RS-триггера, на базе которого строится параллельный регистр, то будем использовать RS-триггер, разработанный нами в лабораторной работе № 4, предварительно создав его символ. Для этого необходимо:
-
Открыть графический файл RSasync.gdf и сделать данный проект текущим Ctrl+Shift+J (см. раздел 1 лабораторной работы № 1).
-
Откомпилировать проект. Перекомпиляцию с опцией Processing\ Functional SNF Extractor делать не следует. Закрыть компилятор.
-
Создать символ устройства: File\ Create Default Symbol. После этого символ созданного нами триггера может быть вставлен в любой графический файл при создании нового проекта.
Порядок создания проекта, реализующего
схему параллельного регистра
1.1. Создать новый графический файл (см. раздел 1 лабораторной работы № 1), сохранить его как c:\Student\AT\Reg.gdf и сделать данный проект текущим Ctrl+Shift+J.
1.2. В рабочем поле вставить символ асинхронного RS-триггера (RSasync) и скопировать его.
1.3. Вставить символ ЛЭ с тремя состояниями (TRI) и другие необходимые элементы и собрать схему регистра, согласно рисунку.
Здесь D[3..0] – шины данных, nEI и nEO – разрешение на запись и выдачу информации соответственно (активный низкий уровень), nR – асинхронный сброс триггеров.
1.4. Указать тип ПЛИС FLEX 8000 EPF8282ALC84-4 в меню Assign\Device.
1.5. Связать выводы схемы проекта с выводами ПЛИС стенда в меню Assign\ Pin/Location/Chip.. (см. раздел 4 лабораторной работы № 1) следующим образом:
D[3..0] => sw1-sw4, nEI => key1, nEO => key2,
nR => key3, Q[3..0] => led1-led4.
1.6. Сохранить и откомпилировать проект Save & Compile (Ctrl+L). Перекомпиляцию с опцией Processing\ Functional SNF Extractor делать не следует.
1.7. Подключить лабораторный стенд, запрограммировать ПЛИС и проверить работу схемы, зарисовать временные диаграммы.
2. Исследование параллельного регистра с перезаписью
2.1. Создать новый графический файл (см. раздел 1 лабораторной работы № 1), сохранить его как c:\Student\AT\RegRW.gdf и сделать данный проект текущим Ctrl+Shift+J.
2.2. В рабочем поле вставить символ D-триггера (DFF) и другие необходимые элементы.
2.3. Собрать схему, согласно рисунку.
2.4. Указать тип ПЛИС FLEX 8000 EPF8282ALC84-4 в меню Assign\Device.
2.5. Связать выводы схемы проекта с выводами ПЛИС стенда в меню Assign\ Pin/Location/Chip.. (см. раздел 4 лабораторной работы № 1) следующим образом:
D[3..0] => sw1-sw4, nEI => key1, nEO => key2,
Clk => Clk (Osc), Q[3..0] => led1-led4.
2.6. Сохранить и откомпилировать проект Save & Compile (Ctrl+L).
2.7. Подключить лабораторный стенд, запрограммировать ПЛИС и проверить работу схемы, зарисовать временные диаграммы.
3. Исследование последовательного регистра DSR
3.1. Создать новый графический файл (см. раздел 1 лабораторной работы № 1), сохранить его как c:\Student\AT\DSR.gdf и сделать данный проект текущим Ctrl+Shift+J.
3.2. В рабочем поле вставить символ входного переключателя Clk_switcher и перевести его в режим выдачи сигнала частоты 1 Гц с установленного на стенде генератора (см. раздел 1, пункт 3 лабораторной работы № 5).
3.3. Вставить символ D-триггера (DFF) и другие необходимые элементы.
3.4. Собрать схему, согласно рисунку.
3.5. Указать тип ПЛИС FLEX 8000 EPF8282ALC84-4 в меню Assign\Device.
3.6. Связать выводы схемы проекта с выводами ПЛИС стенда в меню Assign\ Pin/Location/Chip.. (см. раздел 4 лабораторной работы № 1) следующим образом:
D => key1, nR => key2, Clk => Clk (Osc), Q[3..0] => led1-led4.
3.7. Сохранить и откомпилировать проект Save & Compile (Ctrl+L).
3.8.Подключить лабораторный стенд, запрограммировать ПЛИС и проверить работу схемы, зарисовать временные диаграммы.
4. Исследование универсального трехразрядного регистра
Требуется разработать схему регистра, работа которого описывается таблицей.
Значение кодового слова |
Режим работы регистра |
W = 00 |
Хранение информации с перезаписью |
W = 01 |
DSR |
W = 10 |
DSL |
W = 11 |
Параллельная запись данных D[2..0] |
Также необходимо обеспечить асинхронный сброс схемы (nR) и разрешение на выдачу информации (nEO).
Порядок выполнения работы
4.1. Создать новый графический файл (см. раздел 1 лабораторной работы № 1), сохранить его как c:\Student\AT\UniReg.gdf и сделать данный проект текущим Ctrl+Shift+J.
4.2. В рабочем поле вставить символ входного переключателя Clk_switcher и перевести его в режим выдачи сигнала частоты 1 Гц с установленного на стенде генератора (см. раздел 1, пункт 3 лабораторной работы № 5).
4.3. Вставить символ D-триггера (DFF) и другие необходимые элементы.
4.4. Собрать схему согласно рисунку.
4.5. Указать тип ПЛИС FLEX 8000 EPF8282ALC84-4 в меню Assign\Device.
4.6. Связать выводы схемы проекта с выводами ПЛИС стенда в меню Assign\ Pin/Location/Chip.. (см. раздел 4 лабораторной работы № 1) следующим образом:
D[2..0] => sw1-sw3, nEO => sw6, W[1..0] => sw7-sw8, DSL => key1,
DSR => key2, nR => key3, Clk => Clk (Osc), Q[2..0] => led1-led3.
4.7. Сохранить и откомпилировать проект Save & Compile (Ctrl+L).
4.8. Подключить лабораторный стенд, запрограммировать ПЛИС и проверить работу схемы, зарисовать временные диаграммы.
Задание для самостоятельной работы
Создать проект последовательного регистра DSL, проверить работу устройства на лабораторном стенде и зарисовать временные диаграммы. Использовать методику, приведенную в п. 3.
Контрольные вопросы
1. На каких триггерах реализуются регистры?
2. Нарисуйте временную диаграмму состояний 3-х разрядного регистра в режиме сдвига вправо (DSR), если
3. Нарисуйте временную диаграмму состояний 3-х разрядного регистра в режиме сдвига влево (DSL), если
4. На каких триггерах реализован исследуемый универсальный регистр?
5. Назначение элементов в схеме регистра, включенных на его выходах.
6. Назначение логических элементов И, включенных на его входах.
Содержание отчета
1. Функциональная схема универсального регистра.
2. Временные диаграммы для 4-х режимов работы:
- параллельная запись;
- сдвиг вправо – DSR;
- сдвиг влево – DSL;
- режим перезаписи.
3. Результаты анализа временных диаграмм.
4. Выводы.
Литература
1. Бродин В.Б., Калинин А.В. Системы на микроконтроллерах и БИС программируемой логики. – М.: Эком, 2002. С. 222.
2. Ткаченко Ф.А. Техническая электроника. – Минск: Дизайн ПРО. С. 189.
3. Браммер Ю.А. Импульсные и цифровые устройства. – М.: Высш. шк., 1999. С. 118.
4. Нефедов В.И. Основы радиоэлектроники. – М.: Высш. шк., 2000. С. 260.