Суворова Е.А., Шейнин Ю.Е. Проектирование цифровых систем на VHDL (2003), страница 51

Рассматриваемое ведущее устройство может находиться в одном из следую- щИХ СОСтсяНИй: Мгс)1е, М))с)г, Мрака, М оги. Граф аВтОМата, СООтВЕтетВуЮ- щего ведущему устройству, представлен на рис. 5.4. В состоянии мад1е устройство не выполняет никаких действий, в ожидании освобождения шины, ~ необходимой ему для обмена данными с памятью. В состоянии мас)г ведущее устройство выставляет на шину адрес памяти, по которому нужно прочитать или записать данные. В состоянии мс)ага оно прочитывает или записывает данные из памяти. В состоянии миоги оно обрабатывает данные (что ~ в данной реализации модели будем представлять тактом простоя). Описание этих состояний оформим в пакет славгег раск, листинг 5.2.

.Листинг 6.2 11)агаву 1еее; иве 1еее.всс) 1одьс 1164.а11) рао3саде всавсег раси 1в Фуре лсавсег всасе 1в (М1с)1е, Мхс)г, МГ)аеа, Мног)с)) еа6 спавсег рас)с; гп Практика применения И-)Р1 Рис. 5.4. Граф состояний автомата ведущего устройства шины РС! Модель поведения ведущего устройства рассмотрим на примере таясег1, гистинг 5.3. Листинг Б.З „,з иве 1еее.яий 1сд1с 1164.а11з яве 1еее.питег1с яий.а11з иве таясег рас)с.таясет рас)с.а11з еза1еу таягет1 1в цвпев1о (Соютзгез вгй. и1одзс чесиот (31 йоюпао О) (с1)сз 1п тз1ез Рвтзнвз оив яий зз1сдз.сз Л)3з 1ззоив яий и1одзс чесгог (31 йоепво О) з свез оис ягй и1одзс чессот(3 йоепсо О); 1В)3уз оив ясй и1сдзс; Твруз 1п ясй и1одз.сз )ЭЕЧЯЕГ з 1п во 3 и1одзс; Вецз оие ягй и1од1с; опсз 1п ясд и1сд1сз); вп1 епсйсу таясег1з васв1еесеияе )зе)зач1оя оя таяСег1 1в в1впа1 яиаиез таяиег ягаиез=итй1ез в1впаХ ССгйуз яи4 и1одзс; 41впа1 ас1тз яий и1одзс чесиоя(31 йоипво О); Глава 5 г7г в1дпа1 сИаха: ях4 и1ос1с чессох(31 оовпто 0) ) в1ятзаХ соиаО: патига1: =15; в1втзаХ соиа1: патита1: =0; в1(ризХ соисО: патига1: =1) в1ез)а1 соис1: патига1: =0; ваепа1 с) е1:я~6 и1од1с чесхах(3 йовпто 0); йизотаоп еиес21пх(1:яЫ и1сд1с уессох) гетега патига1 1в гаг1а)з1е хеяи1хз патита1з=О; гат1а)з1е с1: патита1) Ъедап йог С1 хп 1'хапде 1оор хеяи1сз=хеяи1Х*2з П 1(с1)='1' ог 1(с1)='Н' треп хеяи1с:=хеяи1с+1з епо Нз епй 1оор; гетитп хеяи1сз епй ечес2).пх) р 1: ргосевв(ясахе) Ьед1п И ясахе=МЫ1е тмеп хес( ='1'; 5хязяе ='К'; 1ВВУ ='г') е1ве тес~<='0' зезвй Нз ези1 ргосевв р 1) р 2: ргосевв(с1)с) Ьед1п Ей с1К='1' впз3 с1<'елеях тЬеп Хсхду<=ххдуз епз3 Ыз епв ргооевв р 2; р 3з ргосевв (с1)<) Ьедэ и ЕЕ с1)с='0' впй с1)с'еиепс тЬеп саве ясахе Ев е)зеп мЫ1е => Вй Опт='1' апй 1х<$у='2' тпеп ясахе<=МАс3хз Вес)<='0'; 15 соис1=0 Г)звп СВЕ<="0110"; СВЕ1<="0110"; е1ве СВЕ<="0111"зСВЕ1<="0111";епб 1Е; РВ))ме< = ' 0 ' ~ 1хду<='0' аттег 3 пя; 274 Глава 5 Ьвдйп саве соиа1 1в мЬвп О => Айг<="00000000000000000000000000000000"з мЬел 1 => Айг<="00000000000000000000000000000001"з мЬеп 2 => Айг<="00000000000000000000000000000010"з ъйзезз 3 => Ас)г<="00000000000000000000000000000011"; — для 4 — 13 заполняется аналогично мЬвл 14=> Айг<="00000000000000000000000000001110"з мЬеп 15 => Айг<="00000000000000000000000000001111"з епй саве епй ргосеввз р 9: ргосевв (соиа1,вовсе) Ьерэль йй зсаге'ечепг ази1 влаге=нйаеа апй СВЕ1="0111" ЕЬел — мг).ез.пд ео лепогу саве соиа1 1в ъйзвп 15 => сЫаса<= Еомг) Ее ог "00000000000000000000000000000000"; ай<="00000000000000000000000000000000"; ъйзезь 14 => сЫага<= Еомг) Ее ог "00000000000000000000000000000001"з ай<="00000000000000000000000000000001"з мЬеп 13 => ййага<= Еомг)зге ог "00000000000000000000000000000010"з ай<="00000000000000000000000000000010"; мЬеп 12 => ййаса<= Еомззге оь" "00000000000000000000000000000011"з ай<="00000000000000000000000000000011"з — для 11 — 3 заполняется аналогично мЬеп 2 => сЫаса<= Еомгйсе ог "00000000000000000000000000001101"з ай<="00000000000000000000000000001101"з мЬеп 1=> сЫаса<= Еомг)ге ог "00000000000000000000000000001110"; ай<="00000000000000000000000000001110"; мЬеп 0 => сЫага<= Еомг) Ее ог "00000000000000000000000000001111"з ас)<="00000000000000000000000000001111"; епй саве впй йг; епй ргосевв р 9; елй агсЬйгесгчге Ьеиачзогз Рассмотрим функционирование модели ведущего устройства лзавеег.

НазизЧЕНИЕ ПОРТОВ лавсег СООтВЕтетВУЕт ОПИСаНИЮ ОДНОИМЕННЫХ СИГНаЛОВ ДН4 шины РС1. 1рактика применения МН0ь 275 1 модели описано несколько внутренних сигналов. Первый из них — кексе, (редназначен для отслеживания текущего состояния ведущего устройства. :ягналы ас)г и с)паек предназначены для хранения адреса и данных.

Они, в .оответствующие моменты времени, поочередно оказываются связанными с :игналом кш Значение ас(г выдается на кс( в фазе адреса, а значение сыаек >ередается на кс) (или прочитывается с ап) в фазе данных. 1едущее устройство»>ккеег организовано таким образом, что оно может юследовательно обрабатывать ы ячеек памяти. В данной реализации ы=зв. 1вачение н хранится в сигнале со»ко.

Это связано с тем, что значения ;игналов в ОгСАО 9.1 при моделировании отслеживать удобнее, чем зна>ения переменных. Можно было использовать и константу, но реализация : использованием переменного значения позволяет легко модифицировать юдель так, чтобы ведущее устройство могло работать с массивами пере(енной длины. 1хя хранения текущего номера обрабатываемой ячейки также служит :игнал — соикз. Сигнал, а не переменная, в этом случае служит не только ця удобства наблюдения за его значением, но и лля того, чтобы его можно )ыло использовать в списке чувствительности процесса. После каждого >6ращения к памяти, значение сигнала сочкг увеличивается на 1, если же >но достигает значения, максимально возможного в модели (сооио), то >6нуляется.

Сигналы со»со и со»сз используются по аналогичной схеме. С а помощью в каждом такте определяется направление обмена данными. 1начение со»со определяет длину периода последовательности направлений >6менов. Значение со»сз определяет номер обмена в периоде. После каждоо обмена значение сочс1 увеличивается на 1, когда его значение достигает >ячсю, оно обнуляется. На базе значения собст определяется направление >6мена данными. В этой реализации сочс)=а является чтением данных из >амяти, се»с1=з — записью данных в память. )модели приведено несколько функций, однако, их можно использовать тель(е в О>САП Ехргезз9.1 и старше. Функция ечес2).пе(1: вес1 и1опьс чесеог) иешп пкешк1 предназначена для преобразования адреса, передаваемого по вине, в индекс элемента массива памяти, который является натуральным (ислом. Функция иове(соисшпаеша1) геешп вес) изодьс чесеог(3 с)ои»ео 0) лужит для генерации направления обмена при очередном цикле обмена с )аиятью.

В этой версии процесс генерации очередного адреса и очередных енных для записи в память также можно реализовать в виде функции. Ззбственно, поведение ведущего устройства описывается с помощью набо>а процессов. Первый процесс (р з) в наборе обеспечивает неактивное солояние выходных сигналов ведущего устройства, если оно находится в солоянии иыге (ожидание предоставления шины). Второй процесс (р 2) Глава5 служит для запоминания состояния сигнала готовности от ведомого устройства по переднему фронту тактового импульса. Запоминание производятсз во внутренний сигнал еегс5у, который используется в остальных процессах. Необходимость этого возникает вследствие того, что сигнал с~ау может быть изменен ведомым устройством лля следующего такта в момент прихода переднего фронта тактового импульса (для тех же целей используется и внутренний сигнал сье1).

В результате, в процессе моделирования по переднему фронту тактового импульса, было бы использовано уже новое значение сигнала, которое на самом деле будет действительным только ллз следующего такта. В третьем процессе (р з) реализуется собственно логика работы ведущег0 устройства как конечного автомата. Переход автомата в новое состояни~ осуществляется на основе состояний сигналов в момент прихода обратною фронта тактового импульса.

Если ведущее устройство находится в состоянии иьп1е, то при приходе от контроллера шины сигнала разрешения нз использование этой шины, ведущее устройство переходит в состояние адреса. Это сопровождается выдачей на шину очередного адреса, направлению обмена, сигнала гхате, а также сигнала готовности ведущего устройства Очередной адрес определяется в конце предыдущего обмена данными, на базе значения сигнала соиа1. Аналогично направление обмена определяетсн на базе соис1, очередное значение которого определяется в конце предыдущей фазы обмена.

Если ведущее устройство находится в состоянии чтенин или записи данных, а ведомое устройство поддерживает сигнал готовности, то ведущее устройство заканчивает текущий обмен данными, освобождм шину, и переходит в состояние обработки данных. Кроме того, в конце фм зы данных, значения сигналов со~а1 и соис1 увеличиваются на 1, что обеспечивает выполнение другого действия в очередной фазе работы ведущеге устройства. В данной модели считается, что состояние обработки данных продолжаетм в течение одного такта, в ходе которого ведущее устройство ничего явного, на шине, не делает и поддерживает свои выходы на нее в неактивном со- СтОяНИИ.

ЗатЕМ ОНО ПЕрЕХОдИт В СОСтсяНИЕ М5л51е И ЗаПраШИВаЕт ШИНУ ЛЛХ нового цикла работы с памятью. Однако в рассматриваемом процессе не реализован переход из состоянии адреса в состояние данных. Это связано с тем, что он имеет дополнительное условие, — ведомое устройство должно распознать свой адрес и выдать сигнал пе~ ве1, уведомляющий об этом.

Вообще этот переход можно было нс выделять в отдельный процесс (4-й процесс), но это выделение облегчает чтение модели. Пятый процесс (р э) обеспечивает чтение с шины в фазе данных при вы- полнении операции чтения. Практика применения )7Н01 277 Шестой (р 6) и седьмой (р т) процессы служат для обнуления соответствующих счетчиков при достижении ими максимальных значений. Они выполняются при каждом изменении значений сигналов-счетчиков (т. е.

в конце каждой фазы данных). Восьмой процесс (р в) определяет адрес для очередной фазы обмена на основе )ааЧЕНИя СЧЕтЧИКа соиа1 (ОН таКжЕ ВЫПОЛНяЕтСя В КОНЦЕ КаждОй фаЗЫ даиных). В каждой следующей фазе обмена выдается следующий адрес. Адрес, сформированный в конце (-й фазы данных, будет использован для фазы (+1. Последний процесс (р д) служит для определения значения на шине данных при очередной операции записи в память.

При использовании для морелирования ОгСАО 9.1 эти процессы можно реализовать на базе функций. Организация устройства памяти Граф конечного автомата, соответствующего устройству памяти, представ- лен на рис. 5.5. Описание модели памяти приведено в листинге 5.4. Листинг в,'4 пве геее.яес) 1од1с 1164.а11г пве ьеее.пипеггс яЫ.а11; пве раси тев.раск Гп~п.а11; впввгу пет1 1в ровс (ЬЭ: 1поип яе4 и1од1с иеспог (31 оовпео 0); гасу: 1п яМ и1одгс; ТИХ: оип яес) и10дгс; вгсЮ.Пеопигв )пепаигог теп1 оЕ пеп1 ав втдпаХ вгдпа1 вьдпах в1доа1 вгдпа1 в1дпа1 в1дпа1 вгдпа1 вгяпа1 вгвпта1 вгдпа1 ОЕ\тЗЕЬ: оис яес) и1од1с~ РЕРНЕ: 1п япс) и1сдгс~ С ВЕ: 1п япд. и1одгс уесеог (3 оовпео 0); с1Х: 1п ЫЕ); ааааа: яе итодгс -есеог (31 допппо О); сгуас)г: )т1 и: = ' 1 ' г яег) игодьс уеспог (31 оовппо С):= (огвегв=>'1'); НЕН: тпегп г:=геас)ЬЧ ВТЛТЕ: и япапе:=гг)1е; Меп Е1те: 1ппедег:=0; Т теп: гппвдвг: = 1; гпд Ппепи аппедвг: =1; пеп) агг: ясам и1од1с иессог(511 оопппо 0):=(осьвга=>'1') г аг)п: паеига1; с1К1:Ь1Е~ 278 Глава 5 Ьедйп р 1: ргооева(с1)с) Ьедйп с1)с1<ао1)с айвег 1 пя; елб ртооеввз р 2: ртооевв (агате,йгазпе,1гбу,пои,с1)с1) Ьедйп 1й с1)с1='О' ази1 с1)с1'еуепт ГЬел паве агате Ев мЬел 581е => ЕЕ Егазпе='О' ВЬеп втате <= адгеявз елб Ейз мпеп ас)геев => 1й Егапе='О' апй зтбу='О' алб язеы=геабу апб ггуабг='1' вьеп втате<=батапц епб 1йз йй пот (Егере='О') апб з.тбу='О' апб пеп=геабу алб тгуабг='1' ГЬеп втате<мбата1з епб 1й; 1Е ззоВ (Егаме='О') апб 1гбу='О' апб пеп=пгеабу ази1 тгуабг='1' ГЬеп агате<=а майт1; ези1 Ей; 1Е йгапе='О' апб Зтбу='О' апб тет=пгеабу ази1 Ггуабг='1' ВЬеп агате<=а магг; епб ейз 1й Ггуабг='О' гЬеп втаге<=Ы1ез елб йй; мЬеп дата1 => 1Е Егере='О' тЬел втате<=абгеяя; е1ве втате<=йб1е; елб Ей; «Езел датам => 1й пот(йгаве='О') апб з.гбу='О' апб язпн=геабу ГЬеп ятате =бата1; епб Ейз Ей лог (Егбу='О' азийтеп=геабу) алб Егазве='О' тЬеп втате<=майтт; епб 1йз ЕЕ пот (згбу='О' апб язвзв=геабу) влб лог (Егапе='О') ВЬеп агате<=ма)зй1; елб 1й; мЬезз а ма( В1 => 1й зхбу='О' апб взмп=геабу реп агате<=с1ата1; е1ве агате<=а ма1Г1; епб Ейз мЬеп ма1т1 => Ей зтбу='О' азнй тет=геабу ГЬеп втате<мбата1з е1ве агате<=мазт1з епб Еез мпап а ма(й => Ей 1гбу='О ' алб пеп=геабу Язеп ятате<=даОапц е1ве агате<=а маЫ; ези( 1Ез мЬеп ма1гг => гво Глава 6 мЬеп адгеаа => вет тдпв<=1х А0<=(отЬетв=>'Е') х 18 А0(31 дсвппо 30) ="00" тЬеп ттуадт<='1'х деххпе1<='0' айтет 1 па; тгду<='1'х в1ве ттуадг<='1' х епд 18х мЬеп дата1 => тгду<='0'; 18 с Ье="0110" тЗзеп --теад1п9 бтот тавоту оавв адп 1в мЬеп 0=> А0<=тет агт(31 доипто 0) хдата<=тат.