Министерство Образования и Науки Российской Федерации.
Новосибирский Государственный Технический Университет
Факультет Автоматики и Вычислительной Техники
Кафедра Вычислительной Техники
Лабораторная работа №1
по дисциплине «Моделирование»
Группа: АМ-509
Студент: Скоморохов Е.Ю.
Преподаватель: Шалагинов А.В.
Новосибирск,
2008
Научиться работать с САПР электронной аппаратуры DesignLab 8:
· рисовать принципиальные схемы цифровой аппаратуры в графическом редакторе Schematics;
· задавать внешние воздействия всеми возможными способами, в том числе с помощью программы StmEd – редактора входных сигналов;
· задавать условия моделирования;
· моделировать спроектированную схему с помощью программы моделирования PSpiceA/D;
· анализировать результаты моделирования и измерять временные интервалы (например, задержки) средствами постпроцессора моделирования Probe.
ЗАДАНИЕ 1. Знакомство с САПР DesignLab 8 (рисование и моделирование простых схем).
Собрали схему, выбралы элементы из библиотек и соедили их в необходимой последовательности. Для моделирования процесса работы, подадим на схему входные воздействия с помощью стимулов(DigStim). Входные воздействия и интервал моделирования схемы выберем такие, чтобы можно было оценить качество работы схемы, адекватность модели.
(время моделирования 2.2 мкс и входные воздействия заданы программой Stimulus Editor)
Рисунок 1. Цифровая схема устройства
Рисунок 2 Задание входных воздействий на модель
Расставили маркеры для снятия параметров работы модели, также с помощью постпроцессора моделирования Probe объединим множества связных сигналов D3,D2,D1,D0 и S1,S0 в шины DBUS и Address для упрощения воспрития результатов моделирования.
Рисунок 3. Временная диаграмма работы устройства
По диаграмме видно, что модель работает согласно её идее и задержка реакции выходного сигнала на переключение шины данных равна 51.93нc, аналогично можно измерить другие задержки. Также из моделирования мы замечаем, что задержка переключения выходного сигнала из 1 в 0 не равна задержке переключения из 0 в 1
ЗАДАНИЕ 2. Способы описания внешних воздействий.
Построили схему:
Используя Stimulus Editor зададим входные воздействия (шинные Q[7-0] и Y[7-0] и одиночные EOA и EOB) таким образом, чтобы оценить функционирование модели во всех режимах, также чтобы можно было оценить задержки.
Получим диаграммы:
Установим время моделирования в 0.7 мкс. Результат моделирования:
По временной диаграмме можно оценить адекватность модели, она работает правильно. Можно измерить задержки при переключениях.
Для задания внешних воздействий можно использовать элемент FileStim, он позволяет брать данные о воздействия из файла на диске по атрибуту:
Файл задаётся определённым форматом, в нашем случаем имеет вид:
*TIMESCALE=1
EOA
EOB
HEX(Q7,Q6,Q5,Q4)
HEX(Q3,Q2,Q1,Q0)
HEX(Y7,Y6,Y5,Y4)
HEX(Y3,Y2,Y1,Y0)
0ns 0 0 0 0 0 0
50ns 1 0 0 0 0 0
100ns 1 0 0 1 0 2
150ns 0 0 0 1 0 2
200ns 0 0 0 1 0 2
250ns 0 0 0 1 0 1
300ns 0 0 0 0 0 0
350ns 0 0 0 0 0 0
400ns 1 0 0 0 0 0
450ns 1 1 0 0 0 0
500ns 1 1 F F 0 0
550ns 1 0 F F 0 0
600ns 1 1 F F 0 0
650ns 1 1 F F 0 0
700ns 1 1 F F 0 0
750ns 1 1 F F 0 0
800ns 1 1 F F 0 0
850ns 1 1 F F 0 0
900ns 1 1 F F 0 0
950ns 1 1 F F 0 0
1000ns 1 1 F F 0 0
Произведём моделирование и получим (в сравнении с заданием входных сигналов DigStim-ами – сверху и с изменением параметра масштабирования входных воздействий во времени TimeScale=0.5 - снизу):
Теперь возьмём элемент STIM8 и запрограммируем его:
Промоделируем и получим диаграмму, по которой можно оценить адекватность изменения «входного воздействия»:
С помощью данного элемента удобно задавать последовательности входных воздействий, подчиняющиеся определённым соотношениям/правилам.
Для задания входного переодичского воздействия удобно использовать элемент DigClock, зададим его параметры:
Получим входное воздействие:
ЗАДАНИЕ 4. Контроль временных соотношений в схеме.
Соберём модель устройства и будем подавать на неё внешние воздействия, начиная с менее жестких требований, постепенно перейдём к предельным значениям частоты:
При величине импульса тактирования равной 25 нс ещё работает:
Входные воздействия:
При моделировании получим ошибку и соответственно нарушаемую ширину импульса тактирования:
Мы империческим путём получили минимальную допустимую величину импульса, также её можно посмотреть в описании модели элемента 74LS160.
ЗАДАНИЕ 5. Проектирование многостраничных схем.
Возьмём схему из пункта 1 и разделим её на части поместив их на разные страницы, части соединим с помощью элементов OFFPAGE. Получим:
Для правильной работы мы должны назвать разорванные цепи одним и тем же именем, называть элементы OffPage не обязательно.
Получим диаграмму аналогичную полученной в пункте 1.
Так можно строить модели по частям на разных страницах, что удобно при построении больших схем.
В данной лабораторной мы познакомились с САПР DesignLab 8.0, с его интерфейсом. В интерфейсе использованы довольно простые элементы управления( «старый продукт» 1997год), но так как он буквально заточен под специалиста, он не требователен к ресурсам системы и очень функционален.
Для построения моделей нам необходимо было работать с уже готовыми моделями цифровых схем – элементов. Мы познакомились с несколькими способами задания входных воздействий на нашу модель, познакомились с основными параметрами моделирования. Были рассмотрены возможности пакета получать выходные параметры модели.
Таким образом мы теперь имеет возможность строить модели на довольно удобном продукте. Хотя в работе с ним возникали проблемы.
Данные продукт имеет англоязычный интерфейс, поэтому порой трудно понять ошибку которая выводится в окне сообщений, трудно расшифровывать параметры системы. Так же в DesignLab 8.0 есть свои исключения, которые нужно просто знать, допустим, что шину можно задавать только четырёхбитную в FileStim-е. Также при работе нужно знать форматы файлов для работы с FileStim-ом и другими элементами. Хотя данная САПР и предоставляет удобное средство задания воздействий как DigStim c его графическим редактором Stimulus Editor.
С помощью данного пакета можно исследовать работу схем на разных скоростях, что очень удобно. Программа выдаёт все нарушения в виде сообщений, таким образом можно отслеживать медленные элементы в схеме и улучшать ей качество.
В целом продукт очень полезен для моделирования, он обеспечивает сквозное проектирование и удобен на каждом уровне проектирования.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
