Laborgyakorlat Logikai áramkörök számítógéppel segített tervezése (CAD)

Hasonló dokumentumok
Laborgyakorlat Logikai áramkörök számítógéppel segített tervezése (CAD)

Laborgyakorlat Logikai áramkörök számítógéppel segített tervezése (CAD)

Laborgyakorlat Logikai áramkörök számítógéppel segített tervezése (CAD)

Laborgyakorlat Logikai áramkörök számítógéppel segített tervezése (CAD)

Laborgyakorlat Logikai áramkörök számítógéppel segített tervezése (CAD)

1. Kombinációs hálózatok mérési gyakorlatai

1. Kombinációs hálózatok mérési gyakorlatai

Laborgyakorlat Logikai áramkörök számítógéppel segített tervezése (CAD)

Kombinációs áramkörök modelezése Laborgyakorlat. Dr. Oniga István

DIGITÁLIS TECHNIKA I

EB134 Komplex digitális áramkörök vizsgálata

PROGRAMOZHATÓ LOGIKAI ESZKÖZÖK. Elıadó: Dr. Oniga István Egytemi docens

Dr. Oniga István DIGITÁLIS TECHNIKA 4

5. KOMBINÁCIÓS HÁLÓZATOK LEÍRÁSÁNAK SZABÁLYAI

Mikroelektronika Laboratórium

Digitális technika (VIMIAA02) Laboratórium 1

Digitális technika (VIMIAA02) Laboratórium 1

LOGIKAI TERVEZÉS. Előadó: Dr. Oniga István Egytemi docens

PROTOTÍPUSKÉSZÍTÉS. Előadó: Dr. Oniga István

Hobbi Elektronika. A digitális elektronika alapjai: Kombinációs logikai hálózatok 2. rész

3. A DIGILENT BASYS 2 FEJLESZTŐLAP LEÍRÁSA

Mérési jegyzőkönyv. az ötödik méréshez

Digitális Technika II.

Kombinációs hálózatok és sorrendi hálózatok realizálása félvezető kapuáramkörökkel

Elektronika laboratóriumi mérőpanel elab panel NEM VÉGLEGES VÁLTOZAT! Óbudai Egyetem

D I G I T Á L I S T E C H N I K A Gyakorló feladatok 3.

Ellenőrző mérés mintafeladatok Mérés laboratórium 1., 2011 őszi félév

Analóg-digitális átalakítás. Rencz Márta/ Ress S. Elektronikus Eszközök Tanszék

Megoldás Digitális technika I. (vimia102) 2. gyakorlat: Boole algebra, logikai függvények, kombinációs hálózatok alapjai

ISE makró (saját alkatrész) készítése

Digitális technika (VIMIAA02) Laboratórium 3

Digitális technika (VIMIAA02) Laboratórium 3

Név: Logikai kapuk. Előzetes kérdések: Mik a digitális áramkörök jellemzői az analóg áramkörökhöz képest?

Digitális technika házi feladat III. Megoldások

0 0 1 Dekódolás. Az órajel hatására a beolvasott utasítás kód tárolódik az IC regiszterben, valamint a PC értéke növekszik.

Digitális elektronika gyakorlat

A gyakorlatokhoz kidolgozott DW példák a gyakorlathoz tartozó Segédlet könyvtárban találhatók.

4. hét: Ideális és valódi építőelemek. Steiner Henriette Egészségügyi mérnök

D/A konverter statikus hibáinak mérése

Digitális Technika. Dr. Oniga István Debreceni Egyetem, Informatikai Kar

LOGIKAI TERVEZÉS PROGRAMOZHATÓ. Elő Előadó: Dr. Oniga István

Nyolcbites számláló mintaprojekt

Digitális elektronika gyakorlat

funkcionális elemek regiszter latch számláló shiftregiszter multiplexer dekóder komparátor összeadó ALU BCD/7szegmenses dekóder stb...

DIGITÁLIS TECHNIKA I PÉLDA: 3 A 8 KÖZÜL DEKÓDÓLÓ HOGYAN HASZNÁLHATÓ EGY 4/16-OS DEKÓDER 3/8-AS DEKÓDERKÉNT? D 2 3 DEKÓDER BŐVÍTÉS

10. EGYSZERŰ HÁLÓZATOK TERVEZÉSE A FEJLESZTŐLAPON Ennél a tervezésnél egy olyan hardvert hozunk létre, amely a Basys2 fejlesztőlap két bemeneti

Kombinációs hálózatok Adatszelektorok, multiplexer

Digitális technika (VIMIAA02) Laboratórium 5

Digitális technika (VIMIAA02) Laboratórium 5

1. Az adott kapcsolást rajzolja le a lehető legkevesebb elemmel, a legegyszerűbben. MEGOLDÁS:

10. Digitális tároló áramkörök

DIGITÁLIS TECHNIKA I

DIGITÁLIS TECHNIKA feladatgyűjtemény

Laborgyakorlat 3 A modul ellenőrzése szimulációval. Dr. Oniga István

A Gray-kód Bináris-kóddá alakításának leírása

TARTALOMJEGYZÉK. 1. BEVEZETÉS A logikai hálózatok csoportosítása Logikai rendszerek... 6

Megoldás Digitális technika I. (vimia102) 4. gyakorlat: Sorrendi hálózatok alapjai, állapot gráf, állapottábla

Digitális Technika. Dr. Oniga István Debreceni Egyetem, Informatikai Kar

2) Tervezzen Stibitz kód szerint működő, aszinkron decimális előre számlálót! A megvalósításához

F1301 Bevezetés az elektronikába Digitális elektronika alapjai Szekvenciális hálózatok

Mérő- és vezérlőberendezés megvalósítása ARM alapú mikrovezérlővel és Linux-szal

4-1. ábra. A tipikus jelformáló áramkörök (4-17. ábra):

A + B = B + A, A + ( B + C ) = ( A + B ) + C.

2.3. Soros adatkommunikációs rendszerek CAN (Harmadik rész alapfogalmak II.)

Beágyazott rendszerek a mérnöki gyakorlatban Molnár, András Turóczi, Antal Stojcsics, Dániel Léczfalvy, Ádám Kelemen, József Somlyai, László

T Bird 2. AVR fejlesztőpanel. Használati utasítás. Gyártja: BioDigit Kft. Forgalmazza: HEStore.hu webáruház. BioDigit Kft, Minden jog fenntartva

Digitális technikai alapáramkörök labormérése

PLC-K ÁLTALÁNOS FELÉPÍTÉSE

11. KÓDÁTALAKÍTÓ TERVEZÉSE HÉTSZEGMENSES KIJELZŐHÖZ A FEJLESZTŐLAPON

Laboratóriumi műszerek megvalósítása ARM alapú mikrovezérlővel és Linux-szal

E-Laboratórium 1 Kombinációs digitális áramkörök alkalmazása Elméleti leírás

Digitálistechnika II. 1. rész

A/D és D/A átalakítók gyakorlat

1. ábra A PWM-áramkör mérőpanel kapcsolási rajza

Iványi László ARM programozás. Szabó Béla 6. Óra ADC és DAC elmélete és használata

Előadó: Nagy István (A65)

6. LOGIKAI ÁRAMKÖRÖK

Véges állapotú gépek (FSM) tervezése

Versenyző kódja: 7 27/2012. (VIII. 27.) NGM rendelet MAGYAR KERESKEDELMI ÉS IPARKAMARA. Országos Szakmai Tanulmányi Verseny.

11.2. A FESZÜLTSÉGLOGIKA

(BMEVIMIM322) Az NI 9263 DA és NI 9239 AD kártyákra alapuló mérések NI crio-9074 platformon. (BME-MIT-Beágyazott Rendszerek Csoport)

Nagy Gergely április 4.

Elektronikus dobókocka

DIGITÁLIS TECHNIKA I BINÁRIS SZÁMRENDSZER BEVEZETŐ ÁTTEKINTÉS BINÁRIS SZÁMRENDSZER HELYÉRTÉK. Dr. Lovassy Rita Dr.

Tervezési módszerek programozható logikai eszközökkel

2008. október 9. Verzió

LOGSYS LOGSYS ECP2 FPGA KÁRTYA FELHASZNÁLÓI ÚTMUTATÓ szeptember 18. Verzió

1. EGY- ÉS KÉTVÁLTOZÓS LOGIKAI ELEMEK KAPCSOLÁSTECHNIKÁJA ÉS JELÖLŐRENDSZERE

DIGITÁLIS TECHNIKA I. BINÁRIS/GRAY ÁTALAKÍTÁS b3b2b1b0 g3g2g1g0 BINÁRIS/GRAY KONVERZIÓ BINÁRIS/GRAY KÓDÁTALAKÍTÓ BIN/GRAY KONVERZIÓ: G2

A/D és D/A konverterek vezérlése számítógéppel

Digitális technika VIMIAA02

PWM elve, mikroszervó motor vezérlése MiniRISC processzoron

Digitális technika VIMIAA02 3. EA

DTMF Frekvenciák Mérése Mérési Útmutató

Analóg digitális átalakítók ELEKTRONIKA_2

Digitális jelfeldolgozás

SZÁMÍTÓGÉPEK BELSŐ FELÉPÍTÉSE - 1

[cimke:] [feltétel] utasítás paraméterek [; megjegyzés]

LOGSYS LOGSYS SZTEREÓ CODEC MODUL FELHASZNÁLÓI ÚTMUTATÓ szeptember 16. Verzió

Digitális technika (VIMIAA02) Laboratórium 5.5

Átírás:

Laborgyakorlat Logikai áramkörök számítógéppel segített tervezése (CAD) Bevezetés A laborgyakorlatok alapvető célja a tárgy későbbi laborgyakorlataihoz szükséges ismeretek átadása, az azokban szereplő korszerű tervezési és vizsgálati eszközök, módszerek első bemutatása. Napjainkban egyre szélesebb körben alkalmazzák a digitális elektronikus eszközöket. Az eszközök bonyolultsága is egyre nő, nagyon gyakori az olyan alkalmazás, amelynél egyetlen IC tokba több százezer vagy akár több millió kaput integrálnak. Ezek az áramkörök hagyományos papír-ceruza módszerekkel már nem tervezhetők, számítógéppel segített tervezésre (CAD) van szükség. A laborgyakorlatok során a Xilinx ISE WebPack fejlesztő rendszert és annak a kapcsolási rajz alapú logikai áramkörtervezését használjuk. A laboratóriumi gyakorlatok célja, hogy a hallgatók ismerjék meg a laborgyakorlatok során használt hardver és szoftver eszközöket; ismerjék meg a Xilinx ISE Webpack FPGA fejlesztő környezetet és használatát; sajátítsák el a kapcsolási rajz alapú logikai áramkörtervezés alapjait; önállóan készítsenek el egy kapcsolási rajz alapú példaalkalmazásokat, majd szimulációval és valós hardveren ellenőrizzék azok működését. 1. oldal 2015.02.16.

(Magnitude) Comparators A digitális komparátorok 2 azonos bitszélességű bináris értéket hasonlítanak össze, egyszerűbb esetben csak az egyenlőséget jelezve, de az ún. magnitude komparátorok ezen kívül a kisebb, ill. nagyobb relációt is jelzik. Egy 2-szer 4-bites komparátor blokkrajza: a két bemenet A(0:3) és B(0:3), az EQ kimenet igaz volta az egyenlőséget (equal), a BGA a B(0:3) a nagyobb voltát, (B greater), az AGB az A(0:3) nagyobb relációt jelenti. A relációt a legnagyobb helyi érték dönti el, ha egyenlők, akkor a következő helyi érték, stb. Az áramkör igazságtáblája: A3 B3 A2 B2 A1 B1 A0 B0 AGB BGA EQ 1 0 x x x x x x 1 0 0 0 1 x x x x x x 0 1 0 = = 1 0 x x x x 1 0 0 = = 0 1 x x x x 0 1 0 = = = = 1 0 x x 1 0 0 = = = = 0 1 x x 0 1 0 = = = = = = 1 0 1 0 0 = = = = = = 0 1 0 1 0 = = = = = = = = 0 0 1 2. oldal 2015.02.16.

Miután az A nagyobb, a B nagyobb és A=B relációk egymást kizárják, ezért az előző igazságtábla redundáns, egyszerűsíthető: A3 B3 A2 B2 A1 B1 A0 B0 AGB EQ 1 0 x x x x x x 1 0 = = 1 0 x x x x 1 0 = = = = 1 0 x x 1 0 = = = = = = 1 0 1 0 = = = = = = = = 0 1 így, ha AGB=0 és EQ=0, akkor BGA=1. Egy áramköri megvalósítása: 3. oldal 2015.02.16.

Encoders Az encoder (átkódoló, kódoló stb.) egy olyan áramkör, amely az információt valamely formából valamilyen másikba alakítja át. (Természetesen, van sokkal precízebb definíció is). Mi két átkódolóval foglalkozunk, az egyszerű átkódolóval és a priority átkódolóval. Az egyszerű átkódoló a sorszámozott egyedi bemeneteket (one-hot) átkódolja a sorszám (v. index) bináris kódjává. 8_to_3 encoder Az igazságtáblázata: / Y2 Y1 Y0 In0 0 0 0 In1 0 0 1 In2 0 1 0 In3 0 1 1 In4 1 0 0 In5 1 0 1 In6 1 1 0 In7 1 1 1 4. oldal 2015.02.16.

Egy áramköri megvalósítása: A bemenetek közül egy és csakis egy lehet aktív. Az áramkör nem tudja megkülönböztetni azt, hogy egy vagy több bemenet aktív egyszerre. 5. oldal 2015.02.16.

A prioritás kódoló (priority encoder) A prioritás kódoló esetében egyszerre több bemenet is aktív lehet, a kimeneten a legnagyobb prioritású aktív bemeneti jel indexe jelenik meg bináris kódolással. Ezen kívül van egy kimenet, amely jelzi, hogy legalább egy bemenet aktív. 4 bites prioritás kódoló Igazságtáblája: I n0 I n1 I n2 I n3 O ut1 O ut0 T I 0 0 0 0 x x 0 1 0 0 0 0 0 1 x 1 0 0 0 1 1 x x 1 0 1 0 1 x x x 1 1 1 1 Out0 In0In1 \ In2In3 00 01 11 10 00 x 1 1 0 01 1 1 1 0 11 1 1 1 0 10 0 1 1 0 Out1 In0In1 \ In2In3 00 01 11 10 00 x 1 1 1 01 0 1 1 1 11 0 1 1 1 10 0 1 1 1 6. oldal 2015.02.16.

Out0= In1*NIn2+In3 Out1= In2 + In3 IT=In0+ In1+ In2+ In3 8 bites prioritás kódoló Igazságtáblája: In0 In1 In2 In3 In4 In5 In6 In7 Out2 Out1 Out0 IT x x x x x x x 1 1 1 1 1 x x x x x x 1 0 1 1 0 1 x x x x x 1 0 0 1 0 1 1 x x x x 1 0 0 0 1 0 0 1 x x x 1 0 0 0 0 0 1 1 1 x x 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 x 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 x x x 0 Out2=In4+In5+In6+In7 Out1=In2*(In3*NIn4*NIn5)+In3*(NIn4*NIn5)+In6+In7 Out0=In1*(NIn2*NIn4*NIn6)+In3*(NIn4*NIn6)+In5*(NIn6)+In7 IT= In0+In1+In2+In3+In4+In5+In6+In7 a 8 bites prioritás kódoló blokkrajza. 7. oldal 2015.02.16.

Egy áramköri megvalósítása: A 8 bites prioritás kódoló megvalósítása 2 darab 4 bitesből összekapcsolva (kaszkádosítva). 8. oldal 2015.02.16.

Decoders, ill. demultiplexer (DMPX) A dekóder a kódoló inverze, visszaalakítja az információt a kezdetire. Az egyszerű dekóder az n bites binárisan kódolt bemeneti adatot átalakítja a 2 n darab kimenetén megjelenő 2 n ből egy és csak egy aktív kódú (one-hot) kimeneti jelre. A dekóder ún. demultiplexerként (jel szétosztó) viselkedik, ha az EN logikai jelet adatbemenetként és az S(1:0) jelet címbemenetként értelmezzük. Az ilyen a demultiplexer az adatbemenetén (EN) érkező logikai jelet a megcímzett kimenetre (OUT(3:0)) juttatja el. 4-to-1 dekóder, engedélyező jellel Igazságtáblája: EN S1 S0 OUT3 OUT2 OUT1 OUT0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 1 1 0 0 0 A blokkrajza (több ilyen egységet össze lehet kapcsolni bővítés céljából, bővíthető címzés szerint és adat szélesség szerint is DMPX esetén): 9. oldal 2015.02.16.

A 4-to-1 dekóder, engedélyező jellel egy áramköri megvalósítása, amely egyúttal a 4-ről 1-re demultiplexer kapcsolási rajza is: 10. oldal 2015.02.16.

Laborfeladat: Tervezzen 2x2 bites komparátorból 2x4 bitest! A 2x2 bites komparátor bemenetei: A0, A1, B0, B1 és az EQin, AGin (a két utóbbit a bővítéshez használjuk fel) kimenetei: EQout, AGout.(a bővítéshez használjuk fel, a láncba kötött bővítést kaszkádosításnak is nevezzük) A 2x4 bites komparátor először a magasabb helyi értékű (MSB) 2 db bemeneti bitet hasonlítja össze és ezután az alacsonyabb 2 db-ot (LSB). Lehetséges más sorrendben végezni az összehasonlítást (ekkor más lesz a terv). Az igazságtábla alapján tervezze meg az áramkört. A legfelsőbb szintű rajzot top.sch-nak nevezze el! A szimulációhoz használja a kiadott tesztfájlt (testbench: tb_.vhd). Használja fel a BASYS2 demó panel itt felsorolt portjait: SW7 SW6 SW5 SW4 SW3 SW2 SW1 SW0 BTN1 BTN0 LED1 LED0 B3 B2 B1 B0 A3 A2 A1 A0 AGin EQin AGout EQout A 2x2 bites komparátor interfész jelei: 11. oldal 2015.02.16.

Vígh Tamás ÓBUDAI EGYETEM, 2015 12. oldal 2015.02.16.

Alkalmazandó műszerek és eszközök PC számítógép Digilent Basys2 Spartan-3E FPGA mérőpanel Digilent Adept konfiguráló szoftver Hivatkozások, felkészüléshez ajánlott irodalom [1] FPGA fejlesztés a Xilinx ISE Webpack-ben, Elektronikus formában a tantárgy honlapján [2] Digilent Basys2 Board Reference Manual, Elektronikus formában a tantárgy honlapján [3] Spartan-3E Libraries Guide for Schematic Designs, Elektronikus formában a tantárgy honlapján [4] Kóré László: Digitális elektronika I. BMF 1121 [5] Arató Péter: Logikai rendszerek tervezése, Tankönyvkiadó 13. oldal 2015.02.16.