VHDL 3a Circuitos Combinacionales Y Secuenciales

Circuitos Integrados y Microelectrónica

DESCRIPCIÓN DE
CIRCUITOS DIGITALES
Circuitos combinacionales
Circuitos secuenciales
Organización del diseño. Diseño genérico
Operaciones iterativas
Autores: Luis Entrena, Celia López, Mario García, Enrique San Millán,
Marta Portela, Almudena Lindoso
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Circuitos Integrados y Microelectrónica

Indice
 Sentencias condicionales
 Reglas para el diseño decircuitos combinacionales
 Ejemplos y ejercicios

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Circuitos Integrados y Microelectrónica

Sentencias condicionales

Sentencias secuenciales

Sentencias concurrentes

 IF...THEN...ELSE

 ... WHEN ...
(asignación condicional)

 CASE...IS...WHEN

 WITH ... SELECT
(asignación seleccionada)

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Circuitos Integrados y Microelectrónica

Un multiplexor 2 a 1
-- Descripción secuencial

--Descripción concurrente

PROCESS (a, b, s)

z <= a WHEN s = '0'

BEGIN

ELSE b;
IF s = '0' THEN
z <= a;
ELSE
z <= b;

a
MUX

END IF;

z

b

END PROCESS;
s

4

Circuitos Integrados y Microelectrónica

Un multiplexor 4 a 1
-- Descripción secuencial

-- Descripción concurrente

PROCESS (a, b, c, d, s)

WITH s SELECT

BEGIN

z <=

CASE s IS

a WHEN "00",
b WHEN "01",

WHEN "00" =>

z <= a;

c WHEN "10",

WHEN"01" =>

z <= b;

d WHEN OTHERS;

WHEN "10" =>

z <= c;

WHEN OTHERS => z <= d;
END CASE;

a

END PROCESS;

b
z

MUX
c
d
s

5

Circuitos Integrados y Microelectrónica

Diferencias entre IF y CASE
 IF...THEN...ELSE impone prioridades en la selección

IF s0 = '0' THEN

0

a

z

z <= a;
ELSIF s1 = '0' THEN

b

0

c

1

1

z <= b;
ELSE

s0

z <= c;
END IF;
s1

6

Circuitos Integrados yMicroelectrónica

Diferencias entre IF y CASE
 CASE no impone prioridades en la selección
PROCESS (a, b, c, d, s)
BEGIN

a

CASE s IS
WHEN "00" | "10" =>

z <= a;

WHEN "01" =>

z <= b;

WHEN OTHERS =>

z <= d;

b

z

MUX

d

END CASE;

s

END PROCESS;

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Circuitos Integrados y Microelectrónica

Tablas de verdad
PROCESS (a, b, c)
VARIABLE entradas: STD_LOGIC_VECTOR (2 DOWNTO 0);
BEGIN
entradas := a & b & c;CASE entradas IS
WHEN "000" =>

f <= '1';

WHEN "001" =>

f <= 'X';

WHEN "010" =>

f <= '0';

WHEN "011" =>

f <= '1';

WHEN "100" =>

f <= '0';

WHEN "101" =>

f <= '1';

WHEN OTHERS =>

f <= 'X';

END CASE;
END PROCESS;

8

Circuitos Integrados y Microelectrónica

Reglas para el diseño de circuitos
combinacionales
 Condiciones para que un proceso infiera un circuito combinacionalcorrectamente:
 Si una señal se asigna dentro de un proceso o en una sentencia de
asignación concurrente, entonces debe garantizarse que recibe un
valor bajo todas las posibles condiciones o casos. En otras palabras,
el valor de la señal debe estar definido en todos los casos.
 La lista de sensibilidad de un proceso que modela lógica
combinacional debe contener todas las señales que son leídas en el
proceso,es decir, todas las señales cuyo valor se utiliza dentro del
proceso y que por tanto actúan como entradas en el circuito resultante
de la síntesis.
 Si se utilizan variables dentro de un proceso, estas deben de ser
utilizadas propiamente como variables intermedias, es decir, que
deben ser escritas antes de ser leídas.

9

Circuitos Integrados y Microelectrónica

Reglas para el diseño decircuitos
combinacionales
 Algunas consecuencias de las reglas anteriores:
 Para cubrir todos los casos, es conveniente que toda sentencia IF o
asignación condicional lleve una claúsula ELSE, y toda sentencia
CASE o asignación seleccionada lleve una claúsula WHEN OTHERS
 No se deben crear referencias circulares, es decir, salidas que
dependen de sí mismas, ya que se generarían lazos de
realimentaciónasíncronos
 Se aconseja el uso de señales en lugar de variables cuando sea
posible

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Circuitos Integrados y Microelectrónica

Ejemplos
PROCESS( s, a)

PROCESS( s, a)

BEGIN

BEGIN

IF s = ‘0’ THEN

IF s = ‘0’ THEN

z <= a;

z <= a;

ELSE

END IF;

z <= z;

END PROCESS;

END IF;
END PROCESS;
PROCESS( s, a)
PROCESS( s, a, b)

BEGIN
IF s = ‘0’ THEN

BEGIN
IF s = ‘0’ THEN

z <= a;

z <= a;...