wykl_dodB.pdf

Wykład

Mikrokontrolery

i Mikrosystemy

Dodatek B

Język ABEL opisu układów realizowalnych w

strukturach programowalnych

autor: dr inż. Zbigniew Czaja

Gdańsk 2005

Mikrokontrolery i Mikrosystemy – Dodatek B

Spis treści

1. Wstęp...............................................................................................................................3

2. Podstawowa struktura pliku źródłowego w języku ABEL..............................................3

3. Słowa kluczowe języka ABEL........................................................................................4

4. Liczby..............................................................................................................................5

5. Dyrektywy....................................................................................................................... 6

6. Zmienne zespołowe (SET) – wektory............................................................................. 6

6.1. Indeksowanie i dostęp do wektora (SET)...............................................................7

6.2. Operacje na wektorze............................................................................................. 7

7. Operatory.........................................................................................................................9

7.1. Operatory logiczne..................................................................................................9

7.2. Operatory arytmetyczne..........................................................................................9

7.3. Operatory relacji.....................................................................................................9

7.4. Operatory przypisania.............................................................................................10

7.5. Operatory priorytetu............................................................................................... 10

8. Opis logiki projektowanego układu.................................................................................11

8.1. Równania................................................................................................................11

8.2. Tablica prawdy.......................................................................................................11

8.3. Opis stanowy.......................................................................................................... 13

9. Rozszerzenie z kropką w deklaracji pinów.....................................................................15

10. Wektory testujące..........................................................................................................16

11. Deklaracje aktywności stanem niskim...........................................................................17

12. Przykłady wykorzystania języka ABEL........................................................................ 18

Mikrokontrolery i Mikrosystemy – Dodatek B

1. Wstęp

Podczas projektowania układu zazwyczaj wiemy, jakie są sygnały wejściowe do

przetwarzania w układzie oraz jakie sygnały wyjściowe powinny wystąpić na wyjściach

układu. W większości języków służących do opisu układów realizowalnych w strukturach

programowalnych wejścia i wyjścia są nazywane portami układu. W każdym języku opis

układu składa się z dwóch bloków: tzw. bloku deklaracji zawierającego przypisania

sygnałów, identyfikowanych nazwami, do odpowiednich portów oraz z bloku opisu budowy

i działania układu.

Język ABEL ( Advanced Boolean Expression Language ), to jeden z najstarszych języków

opisu układów implementowanych w strukturach programowalnych. Opracowany został przez

firmę DATA I/O. Opis układu w języku ABEL ma postać modułu tekstowego, lub modułów

połączonych w strukturę hierarchiczną. Język ABEL daje możliwość opisu zachowania

systemu na wiele sposobów, włączając równania logiczne, tablice prawdy i opis stanowy,

podobny w zapisie do warunków języka C. Kompilatory do języka ABEL dają możliwość

projektowania i programowania struktur PLD takich jak: SPLD, CPLD i FPGA.

2. Podstawowa struktura pliku źródłowego w języku ABEL

Plik źródłowy w języku ABEL składa się z następujących części:

 nagłówek: załączone moduły, opcje i tytuł,

 opis logiczny: równania, tablica prawdy, opis stanowy,

 wektory testujące,

 koniec.

Uwaga : dla słów kluczowych języka ABEL wielkość liter nie jest istotna. Natomiast nazwy

nadane przez użytkownika i etykiety są identyfikowane również po wielkości liter (np.

input1 i Input1 są różnymi nazwami bądź etykietami).

W tabeli 1 pokazano listing opisu źródłowego w języku ABEL.

Tabela 2.1. Listing opisu źródłowego w języku ABEL

Komentarz "Struktura pliku źródłowego

" w języku ABEL

Nagłówek module nazwa_modułu

title 'tytuł projektu'

deviceID device deviceType;

declarations

sygnały_we pin ;

sygnały_wy pin istype 'com' ;

nazwa = .c. ;

nazwa = [nazwa1, nazwa2,..];

Opis logiczny układu equations

równania, lub/i

truth_table

tablice wartości, przejść

lub/i

state_diagram

opis tekstowy grafu przejść

Wektory testowe test_vectors

wartości sygnałów wejściowych ->

spodziewane odpowiedzi

Zakończenie opisu modułu end nazwa_modułu

Deklaracje sygnałów wejściowych i wyjściowych,

stałych zmiennych pomocniczych w postaci wektorów

Mikrokontrolery i Mikrosystemy – Dodatek B

Plik źródłowy musi zaczynać się słowem kluczowym module , a kończyć słowem end .

W nagłówku opisu źródłowego występuje nazwa modułu po słowie kluczowym module .

Nazwa modułu określa również nazwę plików wyjściowych tworzonych przez

oprogramowanie przetwarzające systemu syntezy (kompilator, program optymalizacji,

symulator, fitter, itd.). Tytuł projektu wprowadzony po słowie title umożliwia łatwą

identyfikację plików związanych z danym projektem.

Kolejnym blokiem jest blok deklaracji , w którym deklarowane są nazwy (identyfikatory)

sygnałów wejściowych ( pin ) oraz wyjściowych ( pin istype 'typ_końcówki' ).

Można również wskazać (opcjonalnie) numery pinów wejściowych i wyjściowych układu

programowalnego, który zamierzamy zastosować (zadeklarowanego słowem device ). W

tym bloku deklarowane są również nazwy sygnałów wewnętrznych, pomocnicze zmienne,

stałe itp.

Kolejnym blokiem jest blok opisu logicznego , w którym definiuje się właściwości

logiczne projektowanego układu. Możliwy jest opis działania układu za pomocą:

 równań , po słowie kluczowym equations , z operatorami logicznymi, ale także równań

z operatorami arytmetycznymi i operacjami relacji,

 tablicy wartości funkcji (dla układów kombinacyjnych) lub tablicy przejść (dla układów

sekwencyjnych) po słowie kluczowym truth_table ,

 tekstowego opisu grafu przejść po słowie kluczowym state_diagram

Opcjonalnym blokiem w pliku źródłowym jest blok wektorów testowych

przygotowanych w postaci tablicy, w której wpisuje się arbitralnie wybrane kombinacje

sygnałów wejściowych (wektory pobudzeń) i oczekiwane dla nich wartości sygnałów

wyjściowych (odpowiedzi na wyjściu układu). Wektory testowe są wykorzystywane przez

program symulacji funkcjonalnej (poprawności opisu logicznego) lub program symulacji

układu po jego implementacji w wybranej strukturze programowalnej, a więc już po

przygotowaniu wynikowego pliku konfiguracyjnego.

3. Słowa kluczowe języka ABEL

Module : każdy plik źródłowy rozpoczyna się konstrukcją module a zaraz za nią występuje

nazwa modułu (identyfikator). Duże źródła składają się często z wielu modułów z

ich własnymi tytułami, równaniami, itd.

Title : jest opcjonalny i może być używany do identyfikacji projektu. Tytuł musi być

umieszczony w pojedynczych cudzysłowach. Linia Title jest ignorowana przez

kompilator, ale jest bardzo przydatna przy tworzeniu dokumentacji.

String : tekst jest łańcuchem znaków ASCII umieszczonym w pojedynczych cudzysłowach.

Strings są używane do wpisania nazw Tytułu(Title), Opcji(Options), oraz nazw

końcówek układu, węzłów i deklaracji atrybutów.

device : ta deklaracja jest opcjonalna i stowarzysza identyfikator układu z konkretną

programowalną strukturą logiczną. Deklaracja device musi być zakończona

średnikiem. Np. MY_DECODER device 'XC4003E';

comments : komentarze mogą być umieszczane w dowolnym miejscu pliku. Rozpoczynają się

podwójnym cudzysłowem, a kończą końcem linii, lub podwójnym cudzysłowem, w

zależności od tego co będzie pierwsze.

pin : deklaracja ta służy to poinformowania kompilatora, które nazwy użytkownika są

powiązane z końcówkami urządzenia. Zapis:

[!]pin_id pin [pin#] [istype 'attributes'];

Jedna deklaracja pin może opisywać więcej końcówek:

Mikrokontrolery i Mikrosystemy – Dodatek B

[!]pin_id , pin_id, pin_id pin [pin#, [pin#, [pin#]]] [istype 'attributes'];

Przykład 3.1:

IN1, IN2, A1 pin 2, 3, 4;

OUT1 pin 9 istype 'reg';

ENABLE pin;

!Chip_select pin 12 istype 'com';

!S0..!S6 pin istype 'com';

Nie jest konieczne do określenia końcówek układu. Numery końcówek mogą być

określone podczas kompilacji używając np. Xilinx CAD. Jest to bardzo dobra własność dająca

możliwość tworzenia projektów bardziej ogólnych i elastycznych.

Znak ! opisuje końcówkę jako aktywną stanem niskim (sygnał będzie negowany).

Atrybut istype jest powiązaniem dającym możliwość wybrania trybu pracy końcówki,

takich jak ‘com’ wyjście wówczas jest kombinacyjne, lub ‘reg’ tryb rejestrowy taktowany

zegarem. Ten atrybut jest tylko dla wyjścia.

node : węzeł jest deklaracją wewnętrznego sygnału, który nie ma połączenia z końcówką

układu, ale ma taki sam format jak deklaracja pin . Np.:

tmp1 node [istype 'com'];

Inne deklaracje : pozwalają na definicje stałych, zmiennych makr i wyrażeń, które mogą

uprościć program. Przykładowa deklaracja stałej ma postać: id [, id],... = expr [, expr];

Przykład 3.2:

A = 21;

C=2*7;

ADDR = [1,0,11];

LARGE = B & C;

D = [D3, D2, D1, D0];

D = [D3..D0];

Dwa ostatnie równania są sobie równoważne. Użycie „ .. ” jest bardzo przydatne do

określenia zakresu. Przedstawiają one zapis wektora, za każdym odwołaniem do D będzie to

równoznaczne odwołaniu do wektora [D3, D2, D1. D0].

4. Liczby

Liczby mogą być wprowadzane w czterech różnych systemach: binarnym, ósemkowym,

dziesiętnym i szesnastkowym. Systemem domyślnym jest dziesiętny. Istnieje możliwość

zmiany bazy domyślnej przy użyciu dyrektywy Radix

Tabela 4.1. Systemy liczb w języku ABEL

Nazwa systemu Podstawa Symbol

Binarny

Ósemkowy 8

Dziesiętny 10

^d (domyślny)

Szesnastkowy 16

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: