Министерство образования и науки Российской Федерации

Новосибирский государственный технический университет

_____________________________________________________________________

004 № 3203

О-753

Основы языка

описания аппаратуры AHDL и САПР MAX+PLUS II

Методические указания к лабораторным работам,

расчетно-графическому заданию и курсовой работе по курсу

«Основы микропроцессорной техники»

для студентов IV курса РЭФ

(направление 210200 и специальность 210404) дневного отделения

Новосибирск

2006

УДК 004.43(076.5)

О-753

Составители: А.В. Кривецкий, канд. техн. наук, доц.

К.А. Куратов, канд. техн. наук, доц.

Рецензент А.Н. Денисов, доц.

Работа подготовлена на кафедре конструирования

и технологии радиоэлектронных средств

© Новосибирский государственный

технический университет, 2006

Предисловие

Программируемые логические интегральные схемы (ПЛИС) представляют одно из самых интересных и быстро развивающихся направлений современной цифровой микроэлектроники. Сложность проектов, реализуемых на базе ПЛИС, постоянно растет, появляются более ресурсоемкие кристаллы, содержащие огромное количество эквивалентных вентилей и дополнительных встроенных блоков. Из-за сложности реализуемых проектов графический ввод принципиальной схемы не позволяет быстро реализовывать подобные устройства, требует значительных трудозатрат, неудобен в «отладке» и редактировании. Большие возможности предоставляют языки описания аппаратуры (Hardware Description Languages, HDL). В данных методических указаниях описываются основы языка Altera HDL, ориентированного на микросхемы ПЛИС фирмы Altera, являющейся одним из лидеров в данной области. Это достаточно простой язык, он компактен, легок в изучении и применении, но тем не менее позволяет реализовывать проекты любого уровня сложности.

1. Структура проекта на ahdl

Разделы и операторы (табл.1) языка AHDL описываются в том порядке, в котором они следуют в текстовом файле проекта (TDF - Text Design File).

Таблица 1

	Оператор	Title	оператор названия
	Оператор	Parameters	оператор задания параметров
	Оператор	Include	оператор включения
	Оператор	Constant	оператор задания константы
	Оператор	Define	оператор задания оценочной функции

окончание табл. 1

	Оператор	Function Prototype	оператор прототипа функции
	Оператор	Options	оператор вариантов
	Оператор	Assert	оператор проверки выражения
	Раздел	Subdesign	Раздел описания портов
	Раздел	Variable	Раздел описания переменных
	Раздел	Logic	Раздел описания функционирования проекта

Текстовой файл проекта на языке AHDL должен содержать как минимум два раздела: Subdesign и Logic. Все остальные разделы и операторы необязательны.

Оператор TITLE

позволяет внести в текстовый файл проекта комментарий, который в дальнейшем будет помещен в файл отчета (Report File), генерируемый компилятором.

Пример: TITLE "My device"

Оператор PARAMETERS

позволяет определять один и более параметров.

Пример:

PARAMETERS

(

FILENAME = "myfile.mif"

DATA_WIDTH

ADDDRESS_WIDTH = 8

)

Оператор INCLUDE

позволяет импортировать текст из файла с расширением .inc в текущий файл.

Пример: INCLUDE "lpm_add_sub.inc"

Оператор CONSTANT

позволяет ввести в применение информативное символическое имя для числа или арифметического выражения.

Пример: CONSTANT MAX_COUNT = 94

Оператор DEFINE

позволяет определить оценочную функцию, представляющую собой математическую функцию. Компилятор производит вычисления арифметических выражений, приведенных в операторе Define, и упрощает их до числовых значений. Генерации логических схем при этом не производится.

Пример: DEFINE MAX(a, b) = (a > b) ? a : b;-- если a > b, то функции присваивается значение a, в противном случае – b.

Оператор FUNCTION PROTOTYPE

Представляет собой краткое описание функции, описывая ее имя, а также входные, выходные и двунаправленные порты. Для функций, импортирующих и экспортирующих конечные автоматы, могут использоваться порты автомата.

Альтернативой оператору Function Prototype в файле проекта является оператор Include. Он используется для подключения файлов с расширением .inc, содержащих прототипы используемых функций.

Пример:

FUNCTION compare (a[3..0], b[3..0]) RETURNS (less, equal, greater),

FUNCTION DFF (clk, d, clrn, prn) RETURNS (q);-- модифицированный примитив D-триггера.