Шестиразрядный счетчик с синхронной загрузкой

Разрабатываемый счетчик (см. рис. 4.1) срабатывает по переднему фронту синхросигнала clk, также, как и в предыдущей схеме. Входной сигнал load задается как обычный управляющий сигнал, причем “0” соответствует загрузке, выходной сигнал счетчика q[5/0] и загружаемое значение d[5/0] задаются как целые (integer) в диапазоне от 0 до 63 (range 0 to 63).

Рис. 3.10. Шестиразрядный счетчик синхронной загрузкой

Описание схемы на языке VHDL задается следующим образом:

library IEEE;

use IEEE.std_logic_1164.all;

entity count_l is

 port( clk, ld : in STD_LOGIC;

 d : in           INTEGER range 0 to 63;

 q : out INTEGER range 0 to 63);

end count_l;

architecture l of count_l is

begin

process (clk)

variable       cnt: INTEGER range 0 to 63;

begin

if (clk'event and clk = '1') then

 if ld = '0' then

 cnt := d;

 else cnt := cnt+1;

 end if;

end if;

q <= cnt;

end process;

end l;

Ввод схемы и регистрация проекта производятся также, как описано выше в предыдущих разделах. В отличие от предыдущей схемы в данном проекте внешние контакты задаются до начала компиляции. Для этого последовательно выбираются пункты меню Assign Þ Pin/Location/Chip, в результате появляется следующее окно (см. рис. 3.11).

Рис. 3.11. Окно Pin/Location/Chip

В открывшемся окне надо нажать клавишу Search, чтобы открыть окно Search Node Database, котором нажимается клавиша List. В результате в окне Names in Database появится список внешних контактов, которые были описаны в интерфейсе entity count_l в исходном тексте. Если теперь нажать на нужный контакт, а потом на OK, то имя этого контакта появится в пункте Node Name окна Pin/Location/Chip, показанного на рис. 3.11. После этого в строке Pin вводится номер контакта микросхемы и нажимается клавиша Add, и в результате в окне Existing Pin/Location/Assignments появляется соответствующая запись. Имя сигнала в окне Node Name и номер контакта в окне Pin можно задавать вручную, не используя средства поиска.

Зададим входные сигналы d0 … d5 на контакты 13, 15, 16, 18, 19 и 20 соответственно. Синхросигнал clk пусть будет поступать контакт 12, сигнал управления ld – на контакт 21. Контакты 9, 8, 7, 6, 4 и 3 закрепим за выходными сигналами q0 … q5. Система САПР должна обеспечить указанное распределение, а в случае невозможности исполнения будут выдаваться соответствующие сообщения и предлагаться возможные варианты исправления.

После этого выполняется компиляция, по результатам которой формируется отчет, в котором, в частности будет указано общая загрузка ресурсов ПЛИС.

Chip/ Input Output LCs

POF Device Pins Pins LCs % Utilized

count_l EPF8282ALC84-2 8 6 10 4 %

User Pins: 8 6 0

В отчете приводятся также назначения контактов, сделанные пользователем, а также замены (если они есть). В отчете приводится также конструктивный вид микросхемы, фрагмент которого (левый верхний угол ПЛИС) показан на рис. 3.13. Из этого рисунка видно, что распределение сигналов в точности соответствует сделанным назначениям, там же показаны контакты питания и другие контакты специального назначения (в том числе контакты, используемые для загрузки конфигурации).

 C

 O R R R

 N E E E

 F S S S

 _ ^ E E E

 D D R R R

 O C G V V V

 N L q q q q N q q E E E

 E K 0 1 2 3 D 4 5 D D D

 --------------------------------------

 / 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 84

 clk | 12

 d0 | 13

 +DATA0 | 14

 d1 | 15

 d2 | 16

 VCCINT | 17

 d3 | 18 EPF8282ALC84-2

 d4 | 19

 &d5 | 20

 ld | 21

 RESERVED | 22

 RESERVED | 23

Рис. 3.12 Размещение внешних сигналов на контактах ПЛИС.

Анализируя загрузку логических ячеек, можно заметить, что используются ячейки только строки А (блоки А1 … А5), при этом наиболее загружен блок А3, в котором используются 3 ячейки. Эта информация отражена в следующих строках.

Logic Column Row

Array Interconnect Interconnect External

Block Logic Cells Driven Driven Clocks Interconnect

A1 1/8 (12%) 1/8(12%) 1/8(12%) 1/2 2/24( 8%)

A2 1/8 (12%) 1/8(12%) 1/8(12%) 1/2 3/24( 12%)

A3 5/8 (62%) 1/8(12%) 3/8(37%) 1/2 6/24( 25%)

A4 1/8 (12%) 1/8(12%) 1/8(12%) 1/2 3/24( 12%)

A5 1/8 (12%) 1/8(12%) 1/8(12%) 1/2 3/24( 12%)

A6 1/8 (12%) 1/8(12%) 0/8(0%) 1/2 3/24( 12%)

Результаты размещения можно просмотреть также в программе Floorplan Editor (см. рис. 3.13)

Рис. 3.13 Размещение проекта в ПЛИС

На рис. 3.14. показан пример моделирования работы счетчика. Возмущающие воздействия и результат моделирования отображены в окне графического редактора Wave Editor.

Рис. 3.14. Моделирование работы счетчика с синхронной загрузкой.