CID Lab Lucrarea 2

Noțiuni și cunoștințe necesare

• Utilizarea programului de sinteză Altera Quartus II
• Lista pinilor plăcii DE1
• Logică booleană și sisteme de numerație
• Noțiuni de sintaxă Verilog
• Afișajul cu 7 segmente

Exemplul 1

Realizați un decodor de doi biți folosind un bloc case. Testați decodorul legând intrările la switch-uri și ieșirile la led-uri.

Exemplul 2

Realizați un transcodor pentru afișajul cu 7 segmente, folosind un bloc case, care să poată afișa valorile de la 0 la 3. Intrarea modulului se va numi value iar ieșirea out_seg. Testați decodorul aplicând intrarea pe SW1 și SW0 și afișând ieșirea pe afișajul cu 7 segmente, cifra din dreapta (Digit0).

Exerciții

Următoarele exerciții folosesc transcodorul binar - 7 segemente pentru afișarea în hexazecimal a rezultatului unei operații simple. Pentru a vă asigura că transcodorul este scris corect, la pct. a veți verifica funcționarea lui. Proiectul pe care trebuie să-l trimiteți la final este cel de la pct. b.

Exercitiul 1

a. Completați și modificații transcodorul de la exemplul 2 astfel încât să poată afișa valorile de la 0 la 15, în baza 16 (10 = A, 11 = b, 12 = C, 13 = d, 14 = E, 15 = F) pe a doua poziție din dreapta.

• Denumiți modulul afisaj7seg
• Biții out_seg corespund cu segmentele în modul următor:

• • Bitul 6 corespunde segmentului 0
  • Bitul 5 corespunde segmentului 1
  • Bitul 4 corespunde segmentului 2
  • Bitul 3 corespunde segmentului 3
  • Bitul 2 corespunde segmentului 4
  • Bitul 1 corespunde segmentului 5
  • Bitul 0 corespunde segmentului 6

Verificați funcționarea corectă a afișajului pe placa DE1, conectând intrarea pe SW3-SW0. Modificați pinii la ieșire astfel încât valoarea să fie afișată pe Digit 1.

b. Realizați un circuit care adună două numere binare pe 3 biți, iar rezultatul, pe 4 biți, va fi afișat ca cifră hexazecimală cu ajutorul transcodorului de la pct. a). Restricții:

• Creați un nou proiect, în care modulul top-level este denumit top.
• Cele două intrări se vor nota cu a, respectiv b, și se vor conecta la switchurile SW2-SW0 (corespunzător biților 2->0 ai lui a, în această ordine), respectiv SW9-SW7 (corespunzător biților 2->0 ai lui b, în această ordine) .
• Ieșirile se vor conecta la pinii corespunzători pentru afișajul cu 7 segmente, Digit 1.
• Sumatorul și transcodorul vor fi descrise în module diferite (denumite sumator și afisaj7seg, scrise în fișiere diferite, și instanțiate în modulul de top.

Exercitiul 2

a. Completați și modificații transcodorul de la exemplul 2 astfel încât să poată afișa valorile de la 0 la 15, în baza 16 (10 = A, 11 = b, 12 = C, 13 = d, 14 = E, 15 = F) pe poziția din stânga.

• Denumiți modulul afisaj7seg
• Biții out_seg corespund cu segmentele în modul următor:

• • Bitul 6 corespunde segmentului 1
  • Bitul 5 corespunde segmentului 2
  • Bitul 4 corespunde segmentului 3
  • Bitul 3 corespunde segmentului 4
  • Bitul 2 corespunde segmentului 5
  • Bitul 1 corespunde segmentului 6
  • Bitul 0 corespunde segmentului 0

Verificați funcționarea corectă a afișajului pe placa DE1, conectând intrarea pe SW5-SW2. Modificați pinii la ieșire astfel încât valoarea să fie afișată pe Digit 3.

b. Realizați un circuit care înmulțește două numere binare, numărul a, pe 3 biți, și numărul b, pe 2 biți, iar rezultatul, pe 4 biți, va fi afișat ca cifră hexazecimală cu ajutorul transcodorului de la pct. a). Restricții:

• Creați un nou proiect, în care modulul top-level este denumit top.
• Cele două intrări se vor nota cu a, respectiv b, și se vor conecta la switchurile SW9-SW7 (corespunzător biților 2->0 ai lui a, în această ordine), respectiv SW2-SW1 (corespunzător biților 1->0 ai lui b, în această ordine) .
• Ieșirile se vor conecta la pinii corespunzători pentru afișajul cu 7 segmente, Digit 3.
• Inmulțitorul și transcodorul vor fi descrise în module diferite (denumite produs și afisaj7seg, scrise în fișiere diferite, și instanțiate în modulul de top.

Indicație: Produsul celor două numere (ieșirea înmulțitorului) este un număr pe 5 biți, notat, de ex, prod. Dacă rezultatul depășește valoarea 15, la ieșire vom afișa „eroare”, care poate fi simbolizată, de ex, de o liniuță pe poziția centrală (segmentul 6). Ieșirea modulului de top, notată out, se calculează în felul următor:

assign out = prod[4] ? 7'b1111101 : out_seg

Exercitiul 3

• Intrarea value se va conecta la switchurile SW6-SW3 (corespunzător biților 3->0 ai value, în această ordine)
• Intrarea selection se va conecta la SW2-SW1 (corespunzător biților 1->0 ai selection, în această ordine)
• Biții out_seg corespund cu segmentele în modul următor:
  • Bitul 7 corespunde segmentului P
  • Bitul 6 corespunde segmentului G
  • Bitul 5 corespunde segmentului F
  • Bitul 4 corespunde segmentului E
  • Bitul 3 corespunde segmentului D
  • Bitul 2 corespunde segmentului C
  • Bitul 1 corespunde segmentului B
  • Bitul 0 corespunde segmentului A
• Ieșirile se vor conecta la pinii corespunzători pentru afișajul cu 7 segmente.

Exercitiul 4

a. Completați și modificații transcodorul de la exemplul 2 astfel încât să poată afișa valorile de la 0 la 15, în baza 16 (10 = A, 11 = b, 12 = C, 13 = d, 14 = E, 15 = F) pe a doua poziție din stânga.

• Denumiți modulul afisaj7seg
• Biții out_seg corespund cu segmentele în modul următor:

• • Bitul 6 corespunde segmentului 2
  • Bitul 5 corespunde segmentului 4
  • Bitul 4 corespunde segmentului 6
  • Bitul 3 corespunde segmentului 3
  • Bitul 2 corespunde segmentului 4
  • Bitul 1 corespunde segmentului 1
  • Bitul 0 corespunde segmentului 0

Verificați funcționarea corectă a afișajului pe placa DE1, conectând intrarea pe SW9-SW6. Modificați pinii la ieșire astfel încât valoarea să fie afișată pe Digit 2.

b. Realizați un circuit care adună două numere binare pe 3 biți, iar rezultatul, pe 4 biți, va fi afișat ca cifră hexazecimală cu ajutorul transcodorului de la pct. a). Restricții:

• Creați un nou proiect, în care modulul top-level este denumit top.
• Cele două intrări se vor nota cu in1, respectiv in2, și se vor conecta la switchurile SW7-SW5 (corespunzător biților 2->0 ai lui in1, în această ordine), respectiv SW4-SW2 (corespunzător biților 2->0 ai lui in2, în această ordine) .
• Ieșirile se vor conecta la pinii corespunzători pentru afișajul cu 7 segmente, Digit 2.
• Sumatorul și transcodorul vor fi descrise în module diferite (denumite sumator și afisaj7seg, scrise în fișiere diferite, și instanțiate în modulul de top.

Exercitiul 5

a. Completați și modificații transcodorul de la exemplul 2 astfel încât să poată afișa valorile de la 0 la 15, în baza 16 (10 = A, 11 = b, 12 = C, 13 = d, 14 = E, 15 = F) pe poziția a doua din stânga.

• Denumiți modulul afisaj7seg
• Biții out_seg corespund cu segmentele în modul următor:

• • Bitul 6 corespunde segmentului 3
  • Bitul 5 corespunde segmentului 4
  • Bitul 4 corespunde segmentului 1
  • Bitul 3 corespunde segmentului 2
  • Bitul 2 corespunde segmentului 0
  • Bitul 1 corespunde segmentului 5
  • Bitul 0 corespunde segmentului 6

Verificați funcționarea corectă a afișajului pe placa DE1, conectând intrarea pe SW8-SW5. Modificați pinii la ieșire astfel încât valoarea să fie afișată pe Digit 2.

b. Realizați un circuit care înmulțește două numere binare, numărul in1, pe 2 biți, și numărul in2, pe 3 biți, iar rezultatul, pe 4 biți, va fi afișat ca cifră hexazecimală cu ajutorul transcodorului de la pct. a). Restricții:

• Creați un nou proiect, în care modulul top-level este denumit top.
• Cele două intrări se vor nota cu in1, respectiv in2, și se vor conecta la switchurile SW3-SW2 (corespunzător biților 1->0 ai lui in1, în această ordine), respectiv SW9-SW7 (corespunzător biților 2->0 ai lui in2, în această ordine) .
• Ieșirile se vor conecta la pinii corespunzători pentru afișajul cu 7 segmente, Digit 2.
• Inmulțitorul și transcodorul vor fi descrise în module diferite (denumite produs și afisaj7seg, scrise în fișiere diferite, și instanțiate în modulul de top.

Indicație: Produsul celor două numere (ieșirea înmulțitorului) este un număr pe 5 biți, notat, de ex, prod. Dacă rezultatul depășește valoarea 15, la ieșire vom afișa „eroare”, care poate fi simbolizată, de ex, de o liniuță pe poziția centrală (segmentul 6). Ieșirea modulului de top, notată out, se calculează în felul următor:

assign out = prod[4] ? 7'b1111110 : out_seg;

Submiterea Exercițiilor

Pentru notare, se vor submite următoarele fișiere, către adresa de e-mail indicată de cadrul didactic.

O arhivă zip ce va conține:

• Un fișier Verilog cu extensia .v care conține descrierea Verilog a circuitului
• Un fișier de constrângeri, cu extensia .qsf
• Un fișier de tip proiect Quartus, cu extensia .qpf

Atentie, arhiva va contine doar cele 3 fisiere (fara directoare).

Subiectul mesajului de e-mail trebuie să respecte formatul [Nume]_[Prenume]_[Grupa]_7seg_[Nr. Exercitiu] de exemplu Petrica_Lucian_423B_7seg_4

Recomandări pentru cadrele didactice

• Se vor introduce noțiunile necesare folosirii afișajului cu 7 segmente