Copyright (c) 2003 by Valery Sklyarov and Iouliia Skliarova: DETUA, IEETA, Aveiro University, Portugal.

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1 Copyright (c) 2003 by Valery Sklyarov and Iouliia Skliarova: DETUA, IEETA, Aveiro University, Portugal

2 Exemplo 3. Projecto que demonstra como visualizar dados num LCD (liquid crystal display) que contém 2 linhas de 16 caracteres cada 01...901...9 01...901...9 0 1. 18 Pressione 4 + 6 = 10 5 + 6 = 11 Com este botão pode-se incrementar o dígito esquerdo Com este botão pode-se incrementar o dígito direito Pressione 4 + 7 = 11 5 + 6 = 11

3 Tipo do projecto Esquema do nível superior Ficheiro de restrições do utilizador Esquema do somador Módulo criado com Core Generator que converte códigos binários em BCD Construição da linha A+B=C Controlo de botões, interruptores e LEDs Controlador do LCD RAM do LCD Gerador de sinais de controlo para o LCD Nome do projecto

4 1 2 4 3 5 6 Slide seguinte

5 7 89

6 10 11 12 14 15 16 1718 13

7 Endereço binário Valores hexadecimais 18 Escrever na tabela os valores 0,1,…,18

8 19 20 21 22 23 24

9 25 26 27

10 28 Clique duas vezes com o botão esquerdo do rato

11 29 30 31 32 33 34 35 36

12 37 38 39 40

13 41 42 43 44 45 46 47 48

14 49 50 Aparecerá uma nova fonte no projecto

15 LCD RAM

16 Carregue duas vezes no botão esquerdo do rato

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18

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21 top.sch inclui os 4 seguintes módulos funcionais: Esquema do somador Controlo de botões, interruptores e LEDs Controlador do LCD Construição da linha A+B=C

22 Esquema do somador Controlo de botões, interruptores e LEDs Controlador do LCD Construição da linha A+B=C

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24 1 2 3 4 Pressione Ctrl-R para rodar 6 7 mover com o rato 5 ADSU4 e CD4CE são componentes da bibliotaca da Xilinx 8 mover com o rato

25 Somador/subtractor de 4 bits com os sinais de Carry-In, Carry-Out e Overflow process(A,ADD,B) begin if (ADD=1) then S <=A+B; else S <=A-B; end if; end process

26 Contador BCD de 4 bits com os sinais de clock enable e clear assíncrono process(C,CLR) begin if(CLR=1) then Q<=0000; elsif (Cevent and C=1) then if (CE=1) then if (Q=1001) then Q<=0000; elsif (Q=1011) then Q<=0110; elsif (Q=1101) then Q<=0100; elsif (Q=1111) then Q<=0010; else Q <= Q + 1; end if; end process; para corrigir erros process Q begin if (Q=1001) then TC<=1; else TC<=0; end if; end process; CEO <= TC and CE; TC-Terminal Count

27

28 Para adicionar símbolos de entrada/saída Para adicionar nomes Para adicionar taps Componente de biblioteca Componente de biblioteca Conversor BCD criado Componente de biblioteca Componente de biblioteca Para adicionar fios Opções de zoom

29 Para abrir o componente criado com Core generator Clique com o botão direito do rato

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31 1 2 3 escrever 7 8 9 11 Modificar aspecto gráfico do símbolo 13 14 10 mover 4 5 Clicar o botão direito do rato 6 12

32

33 1 2 3 4 6 Pressionar o botão Esc 7 8 9 10 11 write 12 Clicar com o botão esquerdo do rato 13 14 15 16 Escrever bus4 21 22 23 24 Del bus4 Clicar com o botão esquerdo do rato 5 Clicar duas vezes com o botão esquerdo do rato Clicar com o botão esquerdo do rato Clicar com o botão esquerdo do rato Clicar duas vezes com o botão esquerdo do rato 17 19 20 18

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35 Bloco lsdram criado com Core Generator Endereço da porta A Dados para a porta A write enable relógio Endereço da porta B Dados para a porta B

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37 5 + 6 = 11 Linha composta por 3 carácteres: espaço, sinal + e espaço Linha com 3 carácteres

38 entity display is Port (clk48 : in std_logic; -- relógio 48 MHz rst : in std_logic; -- reset we : out std_logic; -- write enable da RAM wclk : out std_logic; -- relógio da RAM lcdout : out std_logic_vector(7 downto 0); -- dados para a RAM aout : out std_logic_vector(4 downto 0); -- endereço da RAM (porta A) sign : in std_logic; -- sinal da operação(+ ou -) digit1 : in std_logic_vector(3 downto 0); -- primeiro operando digit2 : in std_logic_vector(3 downto 0); -- segundo operando result : in std_logic_vector(4 downto 0) -- resultado ); end display;

39 architecture Behavioral of display is signal state : std_logic_vector(4 downto 0); signal line : string(1 to 3); -- linha para 3 caracteres: espaço, sinal, espaço constant line1: string(1 to 3) := " = "; -- linha para 3 caracteres: espaço, =, espaço begin process(clk48, rst) –- sequência dos estados begin if rst= '1' then state '0'); -- inicialização elsif rising_edge(clk48) then state <= state + 1; end if; end process; we <= '1'; -- write enable da RAM wclk <= not clk48; -- relógio da RAM

40 aout <= state; -- o estado corrente representa -- o endereço da porta A da RAM process(clk48, rst) –- escreve dados na porta A -- da RAM begin if sign = '1' then line <= " + "; -- põe na linha respectiva o sinal + elseline <= " - "; -- põe na linha respectiva -- o sinal " - " (não é utilizado neste exemplo) end if; if rst= '1' then null; -- a operação não é executada elsif rising_edge(clk48) then –- se o sinal de -- reset for inactivo, executa-se o código seguinte case state is –- escreve 10 caracteres na primeira linha do LCD: -- 1 para operando 1; 3 para + ; 1 para -- operando 2; 3 para = ; 2 para o resultado

41 when "11111"=> -- escreve o primeiro caracter lcdout <= "0011" & digit1;-- operando 1 when "00000"=> -- escreve o segundo caracter lcdout<=std_logic_vector(to_unsigned(character'pos(line(1)), 8)); when "00001"=> -- escreve o terceiro caracter lcdout<=std_logic_vector(to_unsigned(character'pos(line(2)), 8)); when "00010"=> -- escreve o quarto caracter lcdout<=std_logic_vector(to_unsigned(character'pos(line(3)), 8)); when "00011"=> -- escreve o quinto caracter lcdout <= "0011" & digit2; -- operando 2 when "00100"=> -- escreve o sexto caracter lcdout<=std_logic_vector(to_unsigned(character'pos(line1(1)), 8)); when "00101"=> -- escreve o sétimo caracter lcdout<=std_logic_vector(to_unsigned(character'pos(line1(2)), 8)); when "00110"=> -- escreve o oitavo caracter lcdout<=std_logic_vector(to_unsigned(character'pos(line1(3)), 8)); when "00111"=> -- escreve o nono caracter lcdout<="0011000" & result(4); -- resultado: 1º dígito when "01000"=> -- escreve o décimo caracter lcdout<="0011" & result(3 downto 0); -- resultado: 2º dígito when others => lcdout <= x"20";-- 0010 0000 é o código ASCII do espaço end case; end if; end process; end Behavioral;

42 O bloco l_b_s pode ser construído com base no bloco led_but_sw considerado no exemplo 2

43 -- as linhas que diferem do exemplo 2 estão em vermelho entity l_b_s is -- o código é semelhante ao do exemplo anterior Port (clk48: in std_logic-- relógio 48 MHz rst: in std_logic;-- reset externo buttons : out std_logic_vector(1 downto 0); -- valores dos botões para incrementar/decrementar os operandos cpld_rw: inout std_logic; -- CPLD read/write cpld_cs: out std_logic; -- CPLD chip select a: out std_logic_vector(2 downto 1); d: inoutstd_logic_vector(7 downto 0) ); -- a – endereço do registo do CPLD, d – dados de/para o CPLD end l_b_s; -- -------------------------------------------------------- when "0001" =>cpld_cs <= '0'; when "0010" =>lpb <= d; buttons(1 downto 0) <= not d(1 downto 0); when "0011"=>cpld_cs <= '1'; when "0100"=>a <= "10";

44 Desenvolvido pela Trenz Electronic GmbH.

45 entradas saídas Dados da porta B da RAM Endereço da porta B da RAM (só serve para leitura) entrada do relógio entrada do reset Chip select Read/Write Dados para o LCD Endereço para o LCD

46 entity lcd is port ( clk48: in std_logic; -- relógio 48 MHz rst: in std_logic; -- reset ext_a: out std_logic_vector(2 downto 0); -- endereço do LCD ext_d: out std_logic_vector(7 downto 0); -- dados do LCD ext_rw: out std_logic; -- LCD read/write cs_lcd: out std_logic;-- chip select do LCD (activo a 1) csn_lcd: out std_logic;-- chip select do LCD (activo a 0) ram_adr: out std_logic_vector(4 downto 0); -- endereço da porta B da RAM ram_data: in std_logic_vector(7 downto 0) -- dados da porta B da RAM ); end lcd;

47 architecture bhv of lcd is signal clk: std_logic; -- relógio local signal div: unsigned (14 downto 0); -- para obter relógio local signal reset: std_logic; -- reset local signal cmd: std_logic_vector (7 downto 0);-- dados para o lcd signal rs: std_logic; -- selecção do registo para o lcd signal idx: integer range 0 to 3; -- índice para a sincronização do lcd signal cs: std_logic;-- chip select para o lcd signal cnt: unsigned (5 downto 0);-- contador de comandos begin process(clk48, rst)-- geração do relógio local begin if rst= '1' then div '0'); elsif rising_edge(clk48) then div<= div + 1; end if; end process; clk<= div(div'left);-- clk é o relógio local

48 process(clk, rst)-- sequência de índices (idx) begin if rst= '1' then idx <= 0; elsif rising_edge(clk) then if idx= 3 then idx<= 0; else idx<= idx + 1; end if; end if;-- idx obtém os valores: 0,1,2,3,0,1,2,3,0,1,2,3,0,etc. end process; process(clk, rst) begin if rst= '1' then cs <= '0'; ext_a '0'); ext_d '0'); elsif rising_edge(clk) then case idx is when 0=> ext_a <= "00" & rs; when 1=> cs <= '1'; ext_d<= cmd; -- escrever dados, activar o chip select when 2=> cs <= '0'; -- desactivar o chip select when 3=> null; -- data hold time end case;

49 end if; end process; ext_rw<= '0';-- escrever sempre cs_lcd <= cs;-- atribuir sinais externos csn_lcd<= '0';-- direcção de fluxo de dados: sempre para o LCD process(clk, rst)-- escrever dados da porta B da RAM para o LCD begin if rst= '1' then-- se o reset externo for activo cmd<= x"00"; -- código de controlo é 00000000 (não -- há informação) rs<= '1'; reset<= '1';-- inicializar o LCD ram_adr<= "00000"; -- começar do endereço 0 da porta B da RAM cnt '0'); -- inicializar o contador de comandos elsif rising_edge(clk) then-- na transição ascendente do relógio local if (reset ='0') then-- se o sinal reset do LCD estiver inactivo if idx = 2 thencnt <= cnt + 1; -- incrementar o contador end if; case cnt is-- ler dados da porta B da RAM

50 -- visualização de dados (16 caracteres) na linha 0 do LCD (na linha superior) when "000000" => ram_adr <= "00000"; cmd <= x"02"; rs <= '0'; -- inicializar o cursor when "000001" => ram_adr <= "00000"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 0 posição 1 when "000010" => ram_adr <= "00001"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 0 posição 2 when "000011" => ram_adr <= "00010"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 0 posição 3 when "000100" => ram_adr <= "00011"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 0 posição 4 when "000101" => ram_adr <= "00100"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 0 posição 5 when "000110" => ram_adr <= "00101"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 0 posição 6 when "000111" => ram_adr <= "00110"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 0 posição 7 when "001000" => ram_adr <= "00111"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 0 posição 8 when "001001" => ram_adr <= "01000"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 0 posição 9 when "001010" => ram_adr <= "01001"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 0 posição 10 when "001011" => ram_adr <= "01010"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 0 posição 11 when "001100" => ram_adr <= "01011"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 0 posição 12 when "001101" => ram_adr <= "01100"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 0 posição 13 when "001110" => ram_adr <= "01101"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 0 posição 14 when "001111" => ram_adr <= "01110"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 0 posição 15 when "010000" => ram_adr <= "01111"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 0 posição 16 -- visualização de dados (16 caracteres) na linha 1 do LCD (na linha inferior) when "010001" => ram_adr <= "00000"; cmd <= x"C0"; rs <= '0'; -- segunda linha when "010010" => ram_adr <= "10000"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 1 posição 1 when "010011" => ram_adr <= "10001"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 1 posição 2 when "010100" => ram_adr <= "10010"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 1 posição 3 when "010101" => ram_adr <= "10011"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 1 posição 4

51 when "010110" => ram_adr <= "10100"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 1 posição 5 when "010111" => ram_adr <= "10101"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 1 posição 6 when "011000" => ram_adr <= "10110"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 1 posição 7 when "011001" => ram_adr <= "10111"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 1 posição 8 when "011010" => ram_adr <= "11000"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 1 posição 9 when "011011" => ram_adr <= "11001"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 1 posição 10 when "011100" => ram_adr <= "11010"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 1 posição 11 when "011101" => ram_adr <= "11011"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 1 posição 12 when "011110" => ram_adr <= "11100"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 1 posição 13 when "011111" => ram_adr <= "11101"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 1 posição 14 when "100000" => ram_adr <= "11110"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 1 posição 15 when "100001" => ram_adr <= "11111"; cmd <= ram_data; rs <= '1'; -- linha 1 posição 16 when others => ram_adr <= "00000"; cmd <= x"02"; rs <= '0';cnt <= "000000"; end case; else -- se o sinal reset do LCD estiver activo if idx = 2 thencnt <= cnt + 1; end if; case cnt is when "000000" => cmd <= x"38"; rs <= '0';-- Function Set (8-bit, Dual Line) -- esperar (consulte a documentação do LCD para detalhes) when "100100" => cmd <= x"38"; rs <= '0';-- Function Set (8-bit, Dual Line) when "101000" => cmd <= x"38"; rs <= '0';-- Function Set (8-bit, Dual Line) when "101100" => cmd <= x"38"; rs <= '0';-- Function Set (8-bit, Dual Line)

52 when "110000" => cmd <= x"0c"; rs <= '0'; -- Display On/Off (display on, cursor off, cursor blink of when "110100" => cmd <= x"06"; rs <= '0'; -- Entry Mode Set (increment on, display shift off) when "111000" => cmd <= x"01"; rs <= '0'; -- Limpar o display when "111100" => cmd <= x"02"; rs <= '0'; -- Inicializar o cursor when "111111" => reset <= '0'; cnt <= "000000"; when others => null; end case; end if; end process; end bhv;

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54 NET "clk48in" TNM_NET = "clk48in"; TIMESPEC "TS_clk48in"=PERIOD "clk48in" 48 MHz HIGH 50 %; NET "clk48in" LOC = "t9"; NET "init" LOC = "p15"; # botão RESET NET "ext_a " LOC = "H15"; # endereço para o LCD NET "ext_a " LOC = "F16"; NET "ext_a " LOC = "H13"; NET "csn_lcd" LOC = "G14"; # chip select do LCD NET "cs_lcd" LOC = "G13"; NET "ext_rw" LOC = "D16"; # LCD read/write NET "ext_d " LOC = "G12"; # dados para o LCD NET "ext_d " LOC = "F13"; NET "ext_d " LOC = "F12"; NET "ext_d " LOC = "E14"; NET "ext_d " LOC = "E13"; NET "ext_d " LOC = "D15"; NET "ext_d " LOC = "D14"; NET "ext_d " LOC = "C16";

55 NET "cpld_cs" LOC = "m16"; # chip select do CPLD NET "cpld_rw" LOC = "m15"; # CPLD read/write NET "d " LOC = "P16"; # dados para o CPLD NET "d " LOC = "L16"; NET "d " LOC = "L13"; NET "d " LOC = "J14"; NET "d " LOC = "G15"; NET "d " LOC = "f14"; NET "d " LOC = "e15"; NET "d " LOC = "b16"; NET "a " LOC = "t10"; # endereço do CPLD NET "a " LOC = "m10";

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