roteiro do projeto de teoria: cálculo do...

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





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.





Definição dos Blocos Operacionais do Fluxo de Dados

Figura 1: Diagrama RTL do fluxo de dados do sistema





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





APÊNDICE 1 – CÓDIGO VHDL DO FLUXO DE DADOS

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