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TP2 : Modélisation Structurelle VHDL
}}}
[[PageOutline]]
= 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 du composant addacu
qui soit 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 '''mux''',
le bloc ''' adder''', et le bloc '''accu'''.
Un deuxième objectif de ce TP2 est d'introduire le langage de description de stimuli '''genpat'''.
= A) 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''. Chaque fonction du langage '''genpat''' possède son propre man :
{{{
>man AFFECT
}}}
Il faut donc écrire un fichier ''new_stimuli.c'' respectant la syntaxe du langage C, et
c'est l'exécution de ce programme C qui générera le fichier ''new_stimuli.pat'' utilisable par '''asimut'''.
Pour génére le fichier ''new_stimuli.pat'' il faut lancer la commande :
{{{
>genpat new_stimuli
}}}
Il est recommandé d'écrire une fonction C indépendante pour le signal d'horloge, qui est très régulier
(on conservera une période de 10 ns, avec un rapport cyclique de 50%).
Vérifiez que le fichier ''new_stimuli.pat'' généré correspond à ce que vous attendez en utilisant
l'outil de visualisation de chronogrammes '''xpat'''.
{{{
>xpat new_stimuli
}}}
Validez votre fichier de stimuli en simulant son exécution sur le modèle comportemental
du composant ''addaccu'' provenant du TP1 :
{{{
>asimut -b -zd addacu new_stimuli new_result
}}}
L'option -zd signifie que vous souhaitez que '''asimut''' effectue une simulation zéro-délay : même
si la description comportementale contient des constructions AFTER, celles-ci ne seront pas prises en compte.
= B) Description structurelle au niveau blocs =
On va maintenant décrire le composant ''addaccu'' comme l'instanciation de trois blocs fonctionnels : le bloc '''mux''', le bloc ''' adder''', et le bloc '''accu'''.
* Le bloc adder est un additionneur 4 bits (2 mots de 4 bits en entrée, un mot de 4 bits en sortie).
* Le bloc mux est un multiplexeur 4 bits qui sélectionne un mot de 4 bits parmi 2 mots de 4 bits.
* Le bloc accu est un registre 4 bits constitué de 4 bascules à échantillonnage sur front montant de CK.
[[Image(schema_addaccu.png, nolink)]]
Puisqu'il s'agit d'une description structurelle, le fichier VHDL comportera l'extension ''.vst'' (Vhdl STructurel)
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, nous n'utiliserons pas cette possibilité :
* Une description comportementale data-flow (de type .vbe) ne contient que des assignations concurrentes.
* Une description structurelleIle (de type .vst) ne contient que des instanciations d'autres composants.
La construction VHDL qui permet d'instancier un composant dans un autre est la construction "PORT MAP".
Pour écrire le fichier ''addaccu.vst'', Vous avez intérêt à consulter le man du format .vst :
{{{
>man vst
}}}
= C) Modélisation comportementale des blocs et simulation =
Pour chacun des trois blocs, il faut maintenant écrire un modèle VHDL comportemental.
Vous devez donc écrire les trois : ''adder.vbe'', ''mux.vbe'', et ''accu.vbe''.
Vous pouvez évidemment vous inspirer du style d'écriture VHDL utilisé dans le fichier ''addaccu.vbe'' pour écrire ces trois fichiers.
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.
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 :
{{{
adder C
accu C
mux C
}}}
Ce fichier CATAL doit se trouver dans le répertoire de travail.
Vous pouvez maintenant appliquer sur cette description structurelle les stimuli définis dans la partie A :
{{{
>asimut -zd addaccu new_stimuli new_result
}}}
L'absence de l'option -b indique au simulateur qu'il s'agit d'une description structurelle,
et qu'il doit utiliser le fichier CATAL.
Vous devez obtenir les mêmes résultats de simulation que dans la partie "simulation zero-delay" du TP1.
= Compte-rendu =
Il vous est demandé un rapport d'une page, au format .pdf.
Les différents