Tutorial Für VisualHDL
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Universit at GH SiegenInstitut fur RechnerstrukturenBetreuer: Prof. Dr. Rainer Bruc k, Dr. Michael G. Wahl15. Mai 1998StudienarbeitTutorial fur Visual HDLJens KaminskiTechnische Informatik10. FachsemesterMatr.-Nr. 404949Giersbergstra e 156 /53D-57072 SiegenTel: 0271/485020KurzfassungIm Rahmen dieser Studienarbeit wurde ein Tutorial fur die graphische VHDL-Entwicklungsumgebung Visual HDL for VHDL der Firma Summit Design inder Version 5.2 fur Solaris erstellt. Diese Arbeit stellt das zugrundeliegende Kon-zept des Tutorials vor, wofur zun achst das Programm Visual HDL in bezug aufseine Funktionsweise beschrieben und bewertet wird. Nach der Vorstellung derZiele und Methoden des Tutorials werden Hinweise zum Einsatz des Tutorialsund eine Anleitung fur eventuelle Erg anzungen oder Anderungen gegeben. ImRahmen eines Ausblickes wird eine Fallstudie zum Vergleich von Visual HDL undSynopsys unter dem Aspekt der Arbeitsproduktivit at vorgeschlagen.Inhaltsverzeichnis1 Einleitung 12 Beschreibung von Visual HDL 22.1 Die Umgebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32.1.1 Der library browser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32.1.2 Versionsverwaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.2 Blockdiagramme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.3 Zustandsgraphen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.4 Flu diagramme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 ...
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Universit¨atGHSiegen Institutfu¨rRechnerstrukturen Betreuer:Prof.Dr.RainerBru¨ck,Dr.MichaelG.Wahl 15. Mai 1998
Studienarbeit Tutorialfu¨rVisualHDL
Jens Kaminski Technische Informatik 10. Fachsemester Matr.-Nr. 404949 Giersbergstraße 156 /53 D-57072 Siegen Tel: 0271/485020
Kurzfassung
ImRahmendieserStudienarbeitwurdeeinTutorialfu¨rdiegraphischeVHDL-Entwicklungsumgebung Visual HDL for VHDL der Firma Summit Design in derVersion5.2fu¨rSolariserstellt.DieseArbeitstelltdaszugrundeliegendeKon-zeptdesTutorialsvor,wofu¨rzun¨achstdasProgrammVisualHDLinbezugauf seine Funktionsweise beschrieben und bewertet wird. Nach der Vorstellung der Ziele und Methoden des Tutorials werden Hinweise zum Einsatz des Tutorials ¨ undeineAnleitungf¨ureventuelleErga¨nzungenoderAnderungengegeben.Im Rahmen eines Ausblickes wird eine Fallstudie zum Vergleich von Visual HDL und SynopsysunterdemAspektderArbeitsproduktivit¨atvorgeschlagen.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 2 Beschreibung von Visual HDL 2.1 Die Umgebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.1 Derlibrary browser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.1.2 Versionsverwaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2 Blockdiagramme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Zustandsgraphen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.4 Flußdiagramme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.5 Wahrheitstabellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.6 Der VHDL-Editor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7 Die Simulationsumgebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7.1 Derstimulus editor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7.2 Graphische Anzeige . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7.3 Tabellarische Anzeige . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7.4 Diesmart monitors. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . 2.8 Konvertierung VHDL nach Graphik . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Das Tutorial 3.1 Erwartete Vorkenntnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Ziele . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3 Vorstellung des Tutorials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.1 Methodik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.3.2 Gliederung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.4 Probleme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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INHALTSVERZEICHNIS
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Hinweise zum Tutorial 4.1 Einsatzvoraussetzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.1 Systemvoraussetzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.2 Installation von Visual HDL . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.3 Vorkenntnisse der Benutzer . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.1.4 Betreuung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2 Erstellung des Tutorials . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.1 Verwendete Programme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4.2.2 Schwierigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Ausblick: Vergleich Visual HDL mit Synopsys
Zusammenfassung
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Kapitel 1
Einleitung
DievorliegendeStudienarbeitbeschreibtdieErstellungeineseinfu¨hrendenTuto-rialsfu¨rdasProgrammVisualHDLforVHDL.DasTutorialfu¨hrtdenBenut-zer durch Eingabe eines vorgegebenen Beispiels in die Benutzung der wichtigsten Funktionen und Arbeitsweisen unter Visual HDL ein. ImerstenKapitelwerdenzun¨achstdieKonzepteundMo¨glichkeitendesPro-gramm Visual HDL vorgestellt und bewertet. So wird ein Einblick in das Pro-gramm gegeben, um die Konzepte und Ideen des Tutorials besser erfassen zu ko¨nnen. Im nachsten Abschnitt wird das Tutorial selbst vorgestellt. Dazu werden die ¨ ¨ zugrundeliegendenUberlegungenbez¨uglicherwarteterVorkenntnisseundderzu erreichenden Ziele dargestellt. Ebenso werden die benutzten Mittel und Wege sowohl der optischen als auch inhaltlichen Gestaltung beschrieben und durch beispielhafte Bilder verdeutlicht. Das Kapitel 4 gibt Hinweise, was beim Einsatz des Tutorials sowohl f¨r An-u wenderalsauchvorallemfu¨rLehrendezubeachtenist,diedasTutorialim RahmeneinesPraktikumseinsetzenwollen.Daru¨berhinauswerdenProbleme mit Werkzeugen angesprochen, die bei der Erstellung verwendet wurden. IneinemweiterenAbschnittwirddieDurchf¨uhrungeinerFallstudiezumVer-gleich von Visual HDL und Synopsys vorgeschlagen. Dabei sollen zwei Gruppen von Studenten eine Aufgabe jeweils mit einem der Werkzeuge bearbeiten. Aus derenErfahrungenunddemben¨otigtenZeiteinsatzk¨onnendannRu¨ckschlu¨sse gezogenwerden,wiesichdieWahldesWerkzeugesinderArbeitsproduktivita¨t niederschl¨agt.
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Kapitel 2
Beschreibung von Visual HDL
VisualHDListeinintegriertesgraphischesEntwurfswerkzeugfu¨rHardwaresy-steme, welches versucht, die Ideen moderner graphischer Softwareentwicklungs-umgebungenaufdasGebietderHardwareentwicklungzu¨ubertragen.Sostellt esM¨oglichkeitenzurVerf¨ugung,ingraphischerFormVerhaltens-undArchitek-turbeschreibungen zu erstellen und in VHDL als Hardwarebeschreibungssprache zu¨uberfuhren.InsgesamthandeltessichumeinstarkintegriertesWerkzeug, ¨ sodaßalleFunktionenundF¨ahigkeitenengmiteinanderverknu¨pftsindunddie Bedienung einheitlich ist. DerVorteildergraphischenDarstellungistes,daßbew¨ahrteDarstellungswei-senwieZustandsgraphen,FlußdiagrammeoderBlockbilderzurRepr¨asentation benutztwerdk¨n.DieseMethodeistinsbesonderefu¨rstarkparalleleSyste-en onne me, wie sie Hardware aus der Sicht einer programmiersprachlichen Beschreibung darstellt,besserzuu¨bersehenundzudurchschauenalseinetextuelleDarstellung. BesondersvorteilhaftandieserMethodeistes,daßdiefu¨rdieDokumentation ohnehinzuerstellendenSchaubilderalsBasisf¨urdiesprachlicheUmsetzungdie-nen.SokanneinesonstnochnichtvomEntwicklungsystemunterstu¨tze,erste SpezifikationerstelltunddirektdurchSimulationaufKorrektheit¨uberpru¨ftwer-den. Nach der Erstellung der ersten Verhaltensbeschreibung wird der Stil destop-downleazeniVFnnulhovwurfEntcheisdurtsu¨tnreenuntkoiPro-ßdassodatzt, grammvondererstenSpezifikationu¨berderenValidierung,derAufteilungdes Systems in funktionale Einheiten und deren weiterer Ausgestaltung bis zur Syn-thesefa¨higkeitbenutztwerdenkann.
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KAPITEL 2. BESCHREIBUNG VON VISUAL HDL
VisualHDLumfaßtviergraphischeEditorenf¨urBlockdiagramme,Zustands-graphen,FlußdiagrammeundWahrheitstabellen,zus¨atzlichkannmittelseines Texteditors VHDL in gewohnter Form benutzt werden. Zur Simulation kann der integrierte Simulator verwendet werden, der neben der graphischen und tabella-rischen Darstellung der Ergebnisse auch die Fehlersuche durch Einzelschrittver-arbeitungundUnterbrechungspunkteunterstu¨tzt.DabeibleibtdasSystemin der graphischen Darstellung der einzelnen Komponenten, so daß beispielsweise der aktuelle Zustand eines Zustandsautomaten farblich hervorgehoben wird. Als weitereMo¨glichkeit,dieSimulationsergebnissedarzustellen,sinddiesogenannten smart monitors Aufvorgesehen, die jedem Signalwert eine Graphik zuordnen. dieseWeiseko¨nnenbeispielsweisebin¨areAusg¨angeinFormeinerKontrollampe angezeigt werden oder Eingaben in Form von Schaltern erfolgen. EineBesonderheitvonVisualHDListdieM¨oglichkeit,vorhandeneVHDL-QuelltexteineinegraphischeDarstellungzuu¨bersetzen,dasheißt:ausstruktu-rellenBeschreibungenwerdenBlockdiagrammeundausLogikk¨onnenFlußdia-gramme oder Zustandsautomaten erzeugt werden. Im folgenden werden die einzelnen Komponenten wie die graphischen Editoren und die Simulationumgebung genauer dargestellt.
2.1 Die Umgebung VisualHDLunterst¨utztdenEntwurfdurcheineintegrierteUmgebung,diealle erstellten Einheiten (units Eben-) zu Bibliotheken und Projekten zusammenfaßt. so werden alle im Verlauf des Entwicklungsprozesses entstehenden Dateien wie Simulationergebnisse oder Testprogramme einheitlich abgelegt und verwaltet.
2.1.1 Derlibrary browser ZurVerwaltungderEinheitenundderDarstellungihrerZusammenha¨ngedient der sogenanntelibrary browserneModian:Esk¨onnneEr.teibevtehcsredei sowohl alle der Umgebung bekannten Bibliotheken (libraries) angezeigt werden, als auch der Inhalt, also die Einheiten, einer Bibliothek aufgelistet werden – siehe Abbildung 2.1 – oder in Form der Projektdarstellung wie in Abbildung 2.2 alle einemProjektzugeh¨orendenElementedargestelltwerden.
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