SIMULAÇÃO DE CIRCUITOS - PCS - USP

EPUSP — PCS 2011/2305/2355 — Laboratório Digitaliv. Na SÍNTESE, cada um dos módulos do SD é transformado em elementos de hardware, para seremimplementados fisicamente.v. Na AVALIAÇÃO, estes elementos de hardware são testados para verificar se a implementação do SDestá funcionando de acordo com a especificação do projeto. Caso for encontrada qualquerdiscordância, uma nova síntese pode ser elaborada.1.2. Simulação de Circuitos DigitaisO objetivo da simulação é verificar se o projeto do circuito digital, especificado via captura esquemáticaou via linguagem de descrição de hardware (HDL), executa corretamente de acordo com as suasespecificações. Há duas categorias de simulação, funcional e temporizada.A simulação funcional simula a operação do circuito a partir de uma perspectiva lógica apenas, sem sepreocupar com os atrasos de propagação dos sinais pelos componentes. Todos os dispositivos operamcom tempos de atraso, setup e hold iguais a zero. Ela apenas verifica as equações booleanas e oseqüenciamento da máquina de estados. De uma maneira geral, é mais rápida que a simulaçãotemporizada, permitindo assim encontrar erros de projeto mais rapidamente.A simulação temporizada simula a operação do circuito sob uma perspectiva de propagação de sinaispelos componentes. Todos os dispositivos operam com tempos de atraso, setup e hold reais. Ou seja,circuitos logicamente corretos, mas que não obedecem, por exemplo, o tempo de setup de um doscomponentes pode produzir resultados diferentes do esperado. Geralmente, esta simulação usa atrasosdo pior caso (worst-case delays), de modo que um circuito real deve operar mais rápido que o simulado.Ela é usada para verificar problemas de temporização, mas pode também ser usada para re-verificar asequações booleanas e o sequenciamento da máquina de estados. Por se tratar de um processo maisdemorado, é normalmente usado depois de uma simulação funcional.Várias ferramentas dispõem do recurso de simulação. O Altera Quartus II 1 oferece este recurso comauxílio do editor de formas de onda, como ilustrado na figura 1.2 abaixo.Figura 1.2 - Editor de formas de onda do Quartus II.1.3. Linguagens de Descrição de HardwareUma alternativa à entrada esquemática de um circuito digital em um sistema de projeto auxiliado porcomputador é utilizar a técnica de projeto de PLDs baseado em uma ferramenta de projeto baseado emtexto ou linguagem de decrição de hardware (HDL). Exemplos de HDLs são o AHDL (Altera HardwareDescription Language) e os padrões VHDL e Verilog.O projetista cria um arquivo de texto, seguindo certo conjunto de regras, conhecido como sintaxe dalinguagem, e usa um compilador para criar dados de programação do dispositivo lógico programável(PLD). Esta descrição de hardware pode ser usada para gerar projetos hierárquicos, ou seja, umcomponente definido em uma descrição pode ser usado para gerar um hardware específico ou ser usadocomo parte de outro projeto.Uma grande vantagem das HDLs em relação à entrada esquemática é que elas podem representardiretamente equações booleanas, tabelas verdade e operações complexas (p.ex. operações aritméticas).1 O software Altera Quartus II removeu a ferramenta de simulação a partir da versão 10.0. Estaexperiência recomenda o uso da versão 9.1sp2.Simulação de Circuitos (2012) 2