{{{
#!html
<h1> TP2 : Modélisation Structurelle VHDL </h1>
}}}
[[PageOutline]]

= A) Objectifs =

Le but de cette seconde séance de TP est d'utiliser le langage VHDL pour décrire,
puis simuler une description structurelle du composant ''addaccu''. 

Le but final est d'aboutir à une description structurelle détaillée, c'est à dire 
un schéma en portes logiques, utilisant une bibliothèque de cellules pré-caractérisées.
Ceci sera fait dans le TP3. 

Dans ce TP2, nous allons franchir une étape intermédiaire, en
décomposant le circuit ''addaccu'' en trois sous-blocs fonctionnels : le bloc '''mux4''', 
le bloc ''' adder4''', et le bloc '''accu4'''.

Un deuxième objectif de ce TP2 est d'introduire le langage de description de stimuli '''genpat'''.

Commencez par créer un répertoire de travail ''tp2'' pour archiver les fichiers de ce TP.

= B) Génération procédurale des stimuli =

Dans le TP1, vous avez écrit "a la main" le fichier ''stimuli.pat'' décrivant les
valeurs à appliquer sur les entrées du circuit. Cette méthode est assez fastidieuse,
et elle est source d'erreurs. 
Pour faciliter la description des scénarios de simulation, vous pouvez utiliser le langage '''genpat''',
qui est un ensemble de fonctions écrites en langage C, et qui apporte au concepteur
de circuit toute la puissance d'expression du langage C (boucles, expression conditionnelles, etc.)
pour décrire les scénarios de simulation.

On rappelle que vous pouvez obtenir des informations détaillées sur n'importe quel outil
de la chaîne de CAO ''ALLIANCE'' en tapant (par exemple) la commande :
{{{
>man genpat
}}}

Les noms des fonctions du langage '''genpat''' sont en majuscules. 
La fonction la plus importante est la fonction AFFECT() qui permet d'assigner
une nouvelle valeur à un signal particulier X à une certaine date T. Cette fonction permet donc de 
spécifier des ''événements''. 

Il faut donc écrire un fichier ''stimuli.c'' respectant la syntaxe du langage C, et
c'est l'exécution de ce programme C qui générera le fichier ''stimuli.pat'' utilisable par '''asimut'''.
Vous trouverez ci-dessous un exemple de fichier stimuli.c, que vous devez compléter et enrichir.
{{{
#include <genpat.h>
#include <stdio.h>
/*------------------------------*/
/*  Fonction  utilitaire        */
/*------------------------------*/
char *inttostr(int entier)
{
  char *str;
  str = (char *) mbkalloc (32 * sizeof (char));
  sprintf (str, "%d",entier);
  return(str);
}
/*------------------------------*/
/*  programme principal         */
/*------------------------------*/
main ()
{
  int i;
  int time;
  DEF_GENPAT("stimuli");
  /* interface */
  DECLAR ("a", ":2", "X", IN, "3  downto 0", "");
  DECLAR ("b", ":2", "X", IN, "3  downto 0", "");
  DECLAR ("sel", ":2", "B", IN, "", "");
  DECLAR ("ck", ":2", "B", IN, "", "");
  DECLAR ("s", ":2", "X", OUT, "3 downto 0", "");
  DECLAR ("vdd", ":2", "B", IN, "", "");
  DECLAR ("vss", ":2", "B", IN, "", "");
  /* événements */
  AFFECT ("0", "sel"  , "0b0");
  AFFECT ("0", "vdd"  , "0b1");
  AFFECT ("0", "vss"  , "0b0");
  time = 0;
  for (i=0; i<4; i++) {
        AFFECT ( inttostr(time),"ck","0b0" );
        AFFECT ( inttostr(time),"a", inttostr(i));
        AFFECT ( inttostr(time),"b", "0xF");
        time += 10000;
        AFFECT ( inttostr(time),"ck","0b1" );
        time += 10000;
        }
  SAV_GENPAT ();
}
}}}
Pour génére le fichier ''stimuli.pat'' il faut lancer la commande :
{{{
>genpat stimuli
}}}
Vérifiez que le fichier ''stimuli.pat'' généré correspond à ce que vous attendez en utilisant
l'outil de visualisation de chronogrammes '''xpat'''.
{{{
>xpat stimuli
}}}
Validez votre fichier de stimuli en simulant son exécution sur le modèle comportemental
du composant ''addaccu'' provenant du TP1 : 
{{{
>asimut -b -zd addacu stimuli result
}}}

L'option -zd signifie que vous souhaitez que '''asimut''' effectue une simulation zéro-delay : même
si la description comportementale contient des constructions AFTER, celles-ci ne seront pas prises en compte.

= C) Description structurelle =

On va maintenant décrire le composant ''addaccu'' comme l'instanciation de trois blocs fonctionnels : le bloc '''mux4''', le bloc ''' adder4''', et le bloc '''accu4''', dont les interfaces et les comportements sont prédéfinis.

[[Image(schema_addaccu.png, nolink)]]

 * Le bloc [wiki:AdderVbe adder4] est un additionneur 4 bits, avec report entrant et report sortant.
 * Le bloc [wiki:MuxVbe mux4] est un multiplexeur 4 bits qui sélectionne un mot parmi 2.
 * Le bloc [wiki:AccuVbe accu4] est un registre 4 bits à échantillonnage sur front montant de CK.

Vous pouvez consulter le modèle comportemental data-flow de chacun de ces blocs en cliquant 
sur le nom du bloc.

Vous devez maintenant écrire en VHDL le fichier ''addaccu.vst'' qui contient la description structurelle du composant ''addaccu''.  
Puisqu'il s'agit d'une description structurelle, le fichier comporte l'extension ''.vst'' (Vhdl STructurel)

La construction VHDL qui permet d'instancier un composant dans un autre est la construction "PORT MAP", 
mais pour plus de précisions, vous avez intérêt à consulter le man du format .vst :
{{{
>man vst
}}}

Bien que le langage VHDL permette en principe de décrire un composant matériel en "mélangeant" 
dans une même description des assignations concurrentes et des instanciations, le simulateur
'''asimut''' impose la règle suivante: 
 * Une description comportementale data-flow (de type ''.vbe'') ne contient que des assignations concurrentes.
 * Une description structurelle (de type ''.vst'') ne contient que des instanciations (construction PORT MAP).

= D) Simulation  =

Le simulateur '''asimut''', comme tous les simulateurs VHDL est capable de simuler aussi bien une description 
comportementale (telle que le fichier ''addaccu.vbe'') qu'une description structurelle (telle que le fichier ''addacu.vst''),
a condition que les modèles comportementaux des blocs instanciés soient disponibles. 

Vous devez donc créer dans le répertoire ''tp2'' les trois fichiers ''adder4.vbe'', ''mux4.vbe'', et ''accu4.vbe''.
Vous pouvez pour cela importer les modèles fournis ci-dessus par simple copier/coller.

Dans le cas d'une description structurelle, certains blocs instanciés peuvent être eux-mêmes décrits de façon structurelle.
On parle alors de description hiérarchique "multi-niveaux", et le nombre de niveaux peut être quelconque. Il faut donc  indiquer  
au simulateur quels sont les blocs "terminaux", pour lesquels il existe une description comportementale. 
Le simulateur '''asimut''' trouve cette information dans le fichier ''CATAL''.
Ce fichier est un fichier texte contenant les noms des blocs terminaux (un composant par ligne), suivi de la lettre C :
{{{
adder4   C
accu4   C
mux4   C
}}}

Vous devez donc editer un fichier portant le nom ''CATAL'' et contenant les trois lignes ci-dessus.
Ce fichier doit se trouver dans le répertoire de travail.

Vous pouvez maintenant appliquer sur cette description structurelle les stimuli définis dans la partie A :
{{{
>asimut  addaccu stimuli result
}}}

L'absence de l'option -b indique au simulateur qu'il s'agit d'une description structurelle,
et qu'il doit donc utiliser le fichier CATAL, pour determiner quels sont les blocs pour lesquels
un modele comportemental est disponible.

Vous devez obtenir les mêmes résultats de simulation que dans la partie "simulation zero-delay" du TP1. 

= E) Compte-rendu =

Il vous est demandé un rapport d'une page, au format .pdf. Vous joindrez les fichiers ''stimuli.c'' et ''addaccu.vst''  en annexe.