Розробка HDL-моделі та компютерне моделювання паралельного логічного контролера циклічної дії

Розробка hdl-моделі та комп’ютерне моделювання паралельного логічного контролера циклічної дії

HDL-модель паралельного логічного контролера циклічної дії реалізовано мовою опису апаратури AHDL у середовищі MAXplus+II (проект - cyclomat_canon). Для наочності файл верхнього рівня ієрархії реалізований у графічному редакторі (рис.1).

Алгоритм функціонування паралельного логічного контролера циклічної дії описується таблицями станів та переходів (табл 1,2).

Таблиця 1. Таблиця станів (мікроциклів)

Таблиця 2. Таблиця переходів між станами (мікроциклами)

Блок пам'яті bp цикломата являє собою параметричний модуль, що забезпечує:

багаторазову перевірку правильності прийняття керуючих рішень, причому час між перевірками задається параметром period1;

період, після якого забезпечується скидання (обнуління) блоку пам'яті при відсутності стабільності інформації на вході блоку пам'яті задається параметром period2;

кількість дискретних входів задається параметром width.

Параметри c1_width та c2_width необхідні для завдання розрядності лічильників, що забезпечують реалізацію функції виміру часових параметрів.

Логічна структура блоку пам'яті bp (див. рис.2) містить наступні функціональні вузли:

тактовий генератор ТГ,

лічильник С1, призначений для формування сигналу Е, що являє собою імпульс із тривалістю в один такт сигналу синхронізації С и формується періодично з інтервалом часу t',

лічильник С2, що забезпечує підрахунок кількості виконаних перевірок правильності реалізації логічних функцій ω,

лічильник С3, що забезпечує скид регістра RG2, якщо на виході Q лічильника С2 протягом заданого інтервалу часу не формується сигнал логічної 1,N"-розрядні регістри пам'яті RG1 і RG2,N"-розрядна схема порівняння.

Рис.1. Файл верхнього рівня ієрархії в графічному редакторі

Рис.2. Логічна структура блоку пам’яті bp

Блок пам'яті bp працює таким чином. Вхідні сигнали q (t) [N". .1] надходять на входи регістра RG1 D [N". .1] і схеми порівняння а [N". .1].

На виходах регістра RG1 формуються сигнали Q [N". .1], що надходять на входи регістра RG2 D [N". .1] і схеми порівняння b [N". .1].

У випадку зміни стану вхідних сигналів q (t) [N". .1] сигнали на входах а [N". .1] і b [N". .1] схеми порівняння стають нееквівалентними, у результаті чого на виході a¹b схеми порівняння формується сигнал логічної 1, що надходить на вхід R лічильника С2 і забезпечує його скид.

При надходженні чергового імпульсу Е на вхід Е регістра RG1 виконується запис інформації, що надходить на його входи D [N". .1]. У результаті цього сигнали на входах а [N". .1] і b [N". .1] схеми порівняння стають еквівалентними і вихідний сигнал схеми порівняння a¹b приймає значення логічного 0.

Далі лічильник С2 здійснює підрахунок імпульсів Е, що надходять на його вхід Е з виходу лічильника С1.

У випадку, якщо лічильник С2 дорахує до заданого значення n (що означає успішне виконання n-кратної перевірки), на його виході Q буде сформований сигнал логічної 1, що надходить на вхід Е регістра RG2, забезпечуючи таким чином запис інформації і формування сигналів q (t-1) [N". .1] на виході блоку пам'яті.

Якщо наступна зміна вхідних сигналів q (t) [N". .1] відбудеться до того, як лічильник С2 дорахує до n, лічильник С2 знову буде обнулений і підрахунок імпульсів Е буде виконуватись спочатку.

Структурна схема HDL-моделі блоку пам’яті bp приведена на рис.3. Результати моделювання компонентів bp_rg, bp_compare, bp_counter приведені на рис 4 - 6.

Результати моделювання блоку пам’яті bp наведені на рис.7.

Рис.3. Структурна схема HDL-моделі блока пам’яті bp

Рис.4. Результати моделювання компонента bp_rg

Рис.5. Результати моделювання компонента bp_compare

Рис.6. Результати моделювання компонента bp_ counter

Рис.7. Результати моделювання блоку пам’яті bp

Комбінаційна схема KS1 реалізує логічну функцію λ відповідно до таблиці переходів, наведеної на рис.2.

Опис функції λ с використанням конструкцій CASE і IF THEN виглядає так:

CASE zi [] IS

WHEN 0 =>

IF a [] == 1 and kp then z [] = 1;

ELSE z [] = 0;

END IF;

WHEN 1 =>

IF a [] == 2 and kp then z [] = 2;

ELSE z [] = 1;

END IF;

WHEN 2 =>

IF a [] == 3 and kp then z [] = 1;

ELSIF a [] == 4 then z [] = 0;

ELSE z [] = 2;

END IF;

END CASE;

Для опису функцій χ, δ, δ' у блоці RS2_3 використана конструкція TABLE:

TABLE zi [1. .0], w [1. .0] => b [7. .0], ENDmc, c [7. .0] ;

0, 0 => 0, 0, 0;

0, 1 => 1, 0, 1;

0, 2 => 0, 1, 1;

1, 0 => 10, 0, 10;

1, 1 => 11, 0, 11;

1, 2 => 12, 0, 12;

1, 3 => 0, 1, 0;

2, 0 => 20, 0, 20;

2, 1 => 21, 0, 21;

2, 2 => 22, 0, 22;

2, 3 => 0, 1, 22;

END TABLE;

Схема скидання лічильника count виконана з використанням примітивів DFF, NOT, AND2, які виділяють передній фронт сигналу на виході reset блоку пам'яті шляхом формування імпульсу тривалістю в один такт сигналу синхронізації.

Фрагмент результатів моделювання паралельного логічного контролера циклічної дії наведено на рис.8.

Рис.8. Фрагмент результатів моделювання паралельного логічного контролера циклічної дії