ALU en VHDL
Páginas: 11 (2624 palabras)
Publicado: 8 de enero de 2015
Objetivo
Realizar la implementación de una Unidad Aritmético Lógica mediante el lenguaje VHDL en una gal 22v10 y compuertas externas.
Material
Gal 22v10
Protoboard
Caimanes
Equipo
Fuente de DC
Minilab
Software
Warp R4
Marco Teórico
Dispositivos Lógico Programables
Un Dispositivo Lógico Programable (PLD) es cualquier dispositivo lógico cuya función está especificadapor el usuario, después de fabricado el dispositivo.
Algunos dispositivos lógicos programables son:
ROM, Memoria de solo lectura
PROM, Memoria de solo lectura programable
EPROM, Memoria de solo lectura programable y borrable
EEPROM, Memoria de solo lectura programable y borrable electrónicamente
PLA, Arreglo lógico programable
PAL, Lógica de arreglo programable
GAL, Arreglo lógicoprogramable
CPLD, Dispositivo lógico programable complejo
RAM, Memoria de acceso aleatorio
SRAM, Memoria de acceso aleatorio estática
DRAM, Memoria de acceso aleatorio dinámica
Están formados por dos grandes bloques o planos:
AND: Donde se realizan los productos lógicos de la/s función/es
OR: Donde se realizan las sumas lógicas y cuya salida es la función/es a diseñar
La mayoría de los PLDconsisten en una matriz de puertas AND seguida de otra matriz de puertas OR. Mediante esta estructura, puede realizarse cualquier función como suma de términos productos.
Arreglo Lógico Programable
Un arreglo lógico programable (GAL) es un Dispositivo Lógico Programable con una matriz AND reprogramable, una matriz OR fija y una lógica de salida programable mediante una macrocelda. Laestructura de la GAL permite implementar cualquier función lógica como suma de productos con un número de términos definido.
La GAL tiene 24 pines, los cuales algunos son utilizados para ser programada y otros como entradas y salidas del circuito que se programa para su funcionamiento.
Lenguaje de Programación VHDL
VHDL es el acrónimo que representa la combinación de VHSIC y HDL, donde VHSIC esel acrónimo de Very High Speed Integrated Circuit y HDL es a su vez el acrónimo de Hardware Description Language.
VHDL es un lenguaje definido por el IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) (ANSI/IEEE 1076-1993) utilizado para describir circuitos digitales.
Dentro de VHDL hay varias formas con las que podemos diseñar el mismo circuito y es tarea del diseñador elegir la másapropiada:
Funcional: Describimos la forma en que se comporta el circuito. Esta es la forma que más se parece a los lenguajes de software ya que la descripción es secuencial. Estas sentencias secuenciales se encuentran dentro de los llamados procesos en VHDL.
Flujo de datos: describe asignaciones concurrentes (en paralelo) de señales.
Estructural: se describe el circuito con instancias decomponentes. Estas instancias forman un diseño de jerarquía superior, al conectar los puertos de estas instancias con las señales internas del circuito, o con puertos del circuito de jerarquía superior.
Mixta: combinación de todas o algunas de las anteriores.
Unidades de Diseño
Hay cinco tipos de unidades de diseño en VHDL:
Declaración de entidad
Arquitectura
Configuración
Declaración delpaquete
Cuerpo del paquete.
VHDL fue diseñado en base a los principios de la programación estructurada. La idea es definir la interfaz de un modulo de hardware mientras deja invisible sus detalles interno.
Entidad
La entidad en VHDL es simplemente la declaración de las entradas y salidas de un modulo.
En la Figura 1 se muestra el modo de declarar las entradas y salidas en la entidad.Nombre_entidad. Es un identificador seleccionado por el usuario para seleccionar la entidad.
Nombre de señal. Es una lista de uno o más identificadores separados por una coma y seleccionados por el usuario para identificar las señales externas de la interfaz.
Modo
IN: En este modo las señales solo entran en la entidad.
OUT: Las señales salen de la entidad.
INOUT: Este modo se utiliza...
Objetivo
Realizar la implementación de una Unidad Aritmético Lógica mediante el lenguaje VHDL en una gal 22v10 y compuertas externas.
Material
Gal 22v10
Protoboard
Caimanes
Equipo
Fuente de DC
Minilab
Software
Warp R4
Marco Teórico
Dispositivos Lógico Programables
Un Dispositivo Lógico Programable (PLD) es cualquier dispositivo lógico cuya función está especificadapor el usuario, después de fabricado el dispositivo.
Algunos dispositivos lógicos programables son:
ROM, Memoria de solo lectura
PROM, Memoria de solo lectura programable
EPROM, Memoria de solo lectura programable y borrable
EEPROM, Memoria de solo lectura programable y borrable electrónicamente
PLA, Arreglo lógico programable
PAL, Lógica de arreglo programable
GAL, Arreglo lógicoprogramable
CPLD, Dispositivo lógico programable complejo
RAM, Memoria de acceso aleatorio
SRAM, Memoria de acceso aleatorio estática
DRAM, Memoria de acceso aleatorio dinámica
Están formados por dos grandes bloques o planos:
AND: Donde se realizan los productos lógicos de la/s función/es
OR: Donde se realizan las sumas lógicas y cuya salida es la función/es a diseñar
La mayoría de los PLDconsisten en una matriz de puertas AND seguida de otra matriz de puertas OR. Mediante esta estructura, puede realizarse cualquier función como suma de términos productos.
Arreglo Lógico Programable
Un arreglo lógico programable (GAL) es un Dispositivo Lógico Programable con una matriz AND reprogramable, una matriz OR fija y una lógica de salida programable mediante una macrocelda. Laestructura de la GAL permite implementar cualquier función lógica como suma de productos con un número de términos definido.
La GAL tiene 24 pines, los cuales algunos son utilizados para ser programada y otros como entradas y salidas del circuito que se programa para su funcionamiento.
Lenguaje de Programación VHDL
VHDL es el acrónimo que representa la combinación de VHSIC y HDL, donde VHSIC esel acrónimo de Very High Speed Integrated Circuit y HDL es a su vez el acrónimo de Hardware Description Language.
VHDL es un lenguaje definido por el IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) (ANSI/IEEE 1076-1993) utilizado para describir circuitos digitales.
Dentro de VHDL hay varias formas con las que podemos diseñar el mismo circuito y es tarea del diseñador elegir la másapropiada:
Funcional: Describimos la forma en que se comporta el circuito. Esta es la forma que más se parece a los lenguajes de software ya que la descripción es secuencial. Estas sentencias secuenciales se encuentran dentro de los llamados procesos en VHDL.
Flujo de datos: describe asignaciones concurrentes (en paralelo) de señales.
Estructural: se describe el circuito con instancias decomponentes. Estas instancias forman un diseño de jerarquía superior, al conectar los puertos de estas instancias con las señales internas del circuito, o con puertos del circuito de jerarquía superior.
Mixta: combinación de todas o algunas de las anteriores.
Unidades de Diseño
Hay cinco tipos de unidades de diseño en VHDL:
Declaración de entidad
Arquitectura
Configuración
Declaración delpaquete
Cuerpo del paquete.
VHDL fue diseñado en base a los principios de la programación estructurada. La idea es definir la interfaz de un modulo de hardware mientras deja invisible sus detalles interno.
Entidad
La entidad en VHDL es simplemente la declaración de las entradas y salidas de un modulo.
En la Figura 1 se muestra el modo de declarar las entradas y salidas en la entidad.Nombre_entidad. Es un identificador seleccionado por el usuario para seleccionar la entidad.
Nombre de señal. Es una lista de uno o más identificadores separados por una coma y seleccionados por el usuario para identificar las señales externas de la interfaz.
Modo
IN: En este modo las señales solo entran en la entidad.
OUT: Las señales salen de la entidad.
INOUT: Este modo se utiliza...
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