roteiro do projeto de teoria: cálculo do...
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CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
NE7720 – TEORIA DE SISTEMAS DIGITAIS II
PROJETO - 2° SEMESTRE DE 2018
Sistemas Digitais II – Teoria – Projeto - 1 Semestre 2018 Arquivo: Roteiro_Projeto_Teoria_NE7720_2S18_v1.docx 1/16
Roteiro do Projeto de Teoria: Cálculo do Delta Introdução
O objetivo do projeto de teoria de Sistemas Digitais II é desenvolver um sistema digital que realiza o cálculo
da corrente que circula nos ramos de um circuito elétrico. O aluno poderá desenvolver o projeto utilizando
conhecimentos e métodos para chegar numa equação, a qual pode ser processada numa estrutura RTL,
considerando o fluxo de dados complexo discutido em sala de aula.
Esse projeto deve ser desenvolvido em duas aulas teóricas da disciplina de Sistemas Digitais II. Esse projeto
também objetiva exercitar o desenvolvimento de projetos digitais em RTL e a sua realização utilizando as
ferramentas de engenharia estudadas em teoria. Esse processo envolve a compreensão do problema, seu
planejamento, desenvolvimento da solução lógica, integração dos subsistemas, implementação no ambiente
computacional e simulação em ambiente computacional.
O projeto será realizado somente para os alunos que estão matriculados na disciplina e não os que estão
cursando a distância, pois ele será desenvolvido em sala de aula durante as aulas de teoria, onde serão avaliados
segundo os seguintes critérios:
Critérios de avaliações: Serão quatro itens que o professor de teoria vai considerar:
• Presença;
• Entendimento do exercício;
• Participação na solução adotada;
• Qualidade na solução adotada;
• Tempo na elaboração da solução e entrega.
Instruções: O projeto da disciplina deve ser elaborado em sala de aula sendo desenvolvido em duas partes a
saber: a primeira é o desenvolvimento teórico do projeto com a solução adotada e a segunda solução é a
implementação da solução para simulação na plataforma Quartus Prime. O projeto pode ser discutido em
grupo de no máximo duas pessoas. Conforme os critérios apresentados para a avaliação de cada aluno caberá
ao professor de teoria avaliar a participação de cada aluno e caso perceba que o trabalho é uma cópia o grupo
será desqualificado e a nota será zerada. A escolha o grupo de alunos que trabalharão no projeto é feita em
sala de aula e pelo professor de teoria.
Cada um dos grupos receberá a definição do seu projeto, e devem desenvolver conforme as etapas sugeridas
a seguir no planejamento do projeto. A elaboração do relatório bem detalhado com todas as informações
relevantes, o mais profissional que o grupo conhece deve ser entregue para avaliação.
Planejamento do Projeto
Aulas 1 e 2 - Teoria (Sala de aula de teoria):
➢ Desenvolvimento da máquina de estados da unidade de controle (UC);
➢ Apresentação dos resultados do projeto:
1. Diagrama de da máquina de estados de alto nível (FSMD): com todos os detalhes da definição das suas
entradas, saídas e transições de estado utilizando o fluxo de dados fornecido;
2. Diagrama transição de estados da máquina de estados (FSM): com todos os detalhes da definição das
suas entradas, saídas, transições de estado e o que representa cada estado;
3. Tabela de sinais de controle do fluxo de dados: representação esquemática com todos os sinais de
controle do FD para cada estado da UC;
4. Implementação da UC: usando a ferramenta Quartus Prime
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5. Simulação da UC : usando a ferramenta Quartus Prime
Esse material deve ser entregue ao professor de teoria na sala de aula para avaliação (3 pontos da nota
de teoria). Descrição Funcional do Projeto
O objetivo deste projeto é desenvolver um sistema digital completo capaz de realizar uma operação aritmética
em 16 bits. Utilizando-se do fluxo de dados completo, cujos blocos são mostrados nas Figura 1 e Figura 2,
implementar uma Unidade de Controle (UC) para a realização de um calculador (delta).
Onde os parâmetros da equação do = B2 – 4AC são valores de entrada e o valor de C é do digito de controle
do número de matrícula do aluno. Caso o dígito de controle seja igual a zero, então considerar: y = 0 + último
digito do número diferente de zero.
Pede-se:
a) Diagrama de estados da unidade de controle;
b) Representação esquemática, sinais de controle da U.C.
c) Implementação da U.C. usando a ferramenta Quartus Prime.
d) Simulação do problema.
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Definição dos Blocos Operacionais do Fluxo de Dados
Figura 1: Diagrama RTL do fluxo de dados do sistema
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Tabela de funções da ALU
ALU3..0 Operação ALU3..0 Operação
0 Passa A 8 not A B
1 A + B 9 A + 1
2 A – B 10 not A
3 A * B 11 A – 1
4 A * A 12 A nor B
5 A and B 13 A nand B
6 A or B 14 0
7 A B 15 1
Tabela de funções do Comparador 1
Sinal Sinalização da ALU = > <
1 0 0 A = B
0 1 0 A > B
0 0 1 A < B
Tabela de funções do Comparador 2
Sinal Sinalização da ALU MEQ NEQ
0 1 A ≤ B
1 0 A ≥ B
1 1 A = B
Tabela de funções do Detector de Zero
Sinal Sinalização da ALU Z
0 A ≠ 0000 0000
1 A = 0000 0000
Tabela de funções do Deslocador
SH1 SH0 Op. Do deslocador
0 0 Passagem
0 1 Desloca a esquerda e preenche com 0
1 0 Desloca a direita e preenche com 0
1 1 Rotaciona a direita
Tabela de funções do Tri-state Buffer
Sinal Sinalização do Tri-state Buffer saida
0 saida <= D
1 saida <= Z
Figura 2: Diagrama dos blocos operacionais do fluxo de dados do sistema
Observações:
Note que a única operação síncrona desse fluxo de dados é a operação
de escrita em RF (WE).
Todas as demais operações (leituras de RF, operações da ALU, operações
do SHIFTER, seleção do MUX) são operações assíncronas.
3..0
NS
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APÊNDICE 1 – CÓDIGO VHDL DO FLUXO DE DADOS
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