PDF de programación - Lenguaje ABEL

Lenguaje ABEL

l Introducción
l Estructura de un archivo fuente ABEL

o Formato
o Declaraciones
o Operadores
o Conjuntos

l Descripción lógica

o Ecuaciones
o Tablas
o Diagramas de estados

l Vectores de test

Introducción

l ABEL significa

o Advanced Boolean Equation Language

l Introducido por DATA I/O Corporation en 1984

o Diversos fabricantes lo siguen manteniendo

l Es un lenguaje de descripción de

hardware ...

…de bajo nivel

o Permite describir un circuito digital
o Permite definir vectores de test para

comprobar el funcionamiento

o Permite generar el mapa de fusibles

para programar el PLD

o Muy cercano a la circuitería

que representa

o Muy eficaz para describir
diseños digitales pequeños
(< algunos miles de puertas)

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Estructura de un archivo fuente ABEL

Estructura de un archivo fuente ABEL

Encabezamiento

module Bici

Declaraciones

U1 device 'P22V10';
V1, V2, P pin 2, 3, 4;
M pin 23;

Declaración de la PAL

Declaración de pines

Descripción

lógica

equations
M = !V1 & P # !V2 & P;

Vectores de test

test_vectors
([ V1, V2, P] -> [M])
[.X., .X., 0] -> [0];

[ 0 , .X., 1] -> [1];
[ 1 , 0 , 1] -> [1];

Final

end

V1

P

V2

l Formato del texto:

o Palabras clave: da igual mayúsculas que minúsculas
o Nombres definidos por el usuario (identificadores): hay que mantener el

estilo de su declaración

• Por ejemplo, V1 es distinto de v1

o Las sentencias acaban en ;

Los vectores de test se
usan para simulación

l Comentarios:

• Empiezan por comillas
• Se extienden hasta las siguientes comillas o hasta el final de línea

"pines de entrada
A, B, C pin 2, 3, 4;

M

o Las palabras clave module y end marcan los límites de un diseño

l Encabezamiento y final

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Declaraciones

l Declaración del dispositivo

o Es opcional e identifica el PLD a usar

U1 device 'P22V10';

l Declaración de constantes

H, L = 1, 0;

Declaraciones

identificador device cadena

Cadena alfanumérica que
empieza por _ o una letra

Caracteres entre
comillas simples

l Declaración de pines

V1, V2, P pin 2, 3, 4;

id_pin1, id_pin2, ... pin nº_pin1, nº_pin2, ...

Lista de identif.
para los pines

Lista de

nº de pines (opcional)

l Declaración de señales internas

N1, N2, N3 node;

o En las arquitecturas tipo SPLD se asignan a un pin de salida (si no se pueden

simplificar en la síntesis)

id_cte1, id_cte2, ... = expr1, expr2, ...

Lista de identif.
para constantes

Lista de

expresiones

o Los números en ABEL siempre representan valores naturales
o Igual ocurre con los operadores aritméticos y relacionales
o La base por defecto es decimal

Base

Símbolo

Ejemplo: 17
en decimal
^b010001

^o21

^b
^o

Binaria
Octal

Decimal

Hexadecimal

^d (defecto)

^d17 o 17

^h

^h11

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Operadores

l Lógicos

NOT (complemento a 1)
AND
OR
XOR

!
&
#
$
!$ XNOR

l Relacionales

o Comparan operandos en una

expresión

l Aritméticos

o Con conjuntos sólo - y +

Negación (compl. a 2)
Resta
Suma

-
-
+
<< Desplazamiento a izda.
>> Desplazamiento a dcha.
*
/
%

Multiplicación
División entera
Módulo (resto de A/B)

-A
A-B
A+B
A<<B
A>>B
A*B
A/B
A%B

o El resultado puede ser 1 (verdadero)

o 0 (falso)

l Asignación

Igual

Menor que

Mayor que

==
!= No igual
>
>= Mayor o igual que
<
<= Menor o igual que

Asignación combinacional

=
:= Asignación secuencial (en el

siguiente flanco de reloj)

A==B
A!=B
A>B
A>=B
A<B
A<=B

Conjuntos

l Lista de señales o constantes separadas por comas o por el operador

de rango (..), encerradas entre corchetes

o Simplifican la escritura de ecuaciones lógicas

o Declaración de conjuntos

ASET = [A2,A1,A0];
BSET = [Y2..Y0];

o Operaciones con conjuntos

• Se realizan sobre cada elemento del conjunto
• Los números se truncan o se rellenan con ceros

ASET & BSET
ASET & B0
2 & ASET
ASET = 2

[A2&B2, A1&B1, A0&B0]
[A2&B0, A1&B0, A0&B0]
[0&A2, 1&A1, 0&A0]
A2=0; A1=1; A0=0;

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Descripción lógica

Ecuaciones

l Se puede realizar de varias formas:

l Sentencias de asignación:

l El orden textual no importa

o Ecuaciones

• Palabra clave: equations
• Sentencia when-then-else
• Extensiones de punto

o Tablas

• Palabra clave: truth_table

o Diagrama de estados

• Palabra clave: state_diagram
• Sentencia if-then-else
• Sentencia goto
• Sentencia with-endwith

o Operador de asignación

combinacional (=)

equations
Y = A & B;

A
B

• Evitar realimentación

combinacional

equations
Y = Y & B;

B

o Operador de asignación

secuencial (:=)

equations
Y := A;
Y.clk = CK;

A

CK

equations
X := X+1;
Y := Y+X;

equations
Y := Y+X;
X := X+1;

[X,Y].clk = CK;

Y

Y

1

INCD.

X7..X0

Suma

Y7..Y0

D Q Y

CK

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Ecuaciones

l Sentencia when-then-else

o Equivale a una ecuación

equations
when cond1 then
Y = exp1
else when cond2 then
Y = exp2
else
Y = exp3;

equations
Y = (cond1)&(exp1)
# !(cond1)& (cond2) &(exp2)
# !(cond1)& !(cond2)&(exp3);

D0
D1
D2
D3

00
01
10
11

Y

SEL=[S1,S0];
equations
when SEL==0 then Y=D0
else when SEL==1 then Y=D1
else when SEL==2 then Y=D2
else Y=D3;

S1 S0

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Extensiones de punto

l Se aplican a las salidas y permiten:

o Manejar señales especiales de la estructura de salida (OE, CLK; …)
o Eliminar ambigüedad en la descripción

l Las hay independientes del dispositivo (pin-to-pin) y dependientes

(detailed)

Independientes

Extensión

.oe
.clk
.aclr
.clr
.aset
.set
.fb
.pin

Descripción
Output enable

Reloj de biestable
Reset asíncrono
Reset síncrono
Preset asíncrono
Preset síncrono

Realim. Q de biestable

Realim. de la salida

Dependientes

Extensión

Descripción

.re
.ar
.sr
.pr
.ap
.sp
.d
.q

Reset

Reset asíncrono
Reset síncrono

Preset

Preset asíncrono
Preset síncrono

Entrada de biestable D
Realim. Q de biestable

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Extensiones de punto

Ejemplos

l Recomendable usar las extensiones independientes del dispositivo

o Se normalizan al pin de salida

l Ejemplos:

.set, .pr

.oe

.d

D

SPr

Q

.clk

ARe

.aclr, .re

.fb, .q

.pin

.clr, .pr

.oe

.d

D

SPr

Q

ARe

.aset, .re

.clk

.q

.fb

.pin

l Contador ascendente/descendente

módulo 8 con RESET asíncrono

l Contador módulo 13 con PRESET

síncrono y RESET asíncrono.

o Cuenta hacia arriba o hacia abajo,

según el valor de la entrada UP.

o La entrada de PRESET coloca al

contador a su valor máximo.

module Cont8
Cont8 device 'P22V10';
CLK,RST,UP pin 1,2,3;
Q2,Q1,Q0 pin 23,22,21;
CN = [Q2,Q1,Q0];
equations
when UP then CN:=CN+1
else CN:=CN-1;
CN.clk=CLK;
CN.aclr=RST;
end

module Cont13
Cont13 device 'P22V10';
CLK,RST,PRT pin 1,2,3;
Q3,Q2,Q1,Q0 pin 23,22,21,20;
CN = [Q3,Q2,Q1,Q0];
equations
when PRT then CN:=12
else when (CN==12) then CN:=0
else CN:=CN+1;
CN.clk=CLK;
CN.aclr=RST;
end

¡Ojo! Simulación de ecuaciones OK porque las salidas siempre están habilitadas
Para que la simulación sea OK indep. del PLD, realimentar con la extensión .fb

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Realimentación en ecuaciones

Tablas

l Posibilidades:

o Sin extensión: Se realimenta del pin; si no existe, se realimenta del biestable

con polaridad normalizada al pin.

o Con .fb: Se realimenta del biestable con polaridad normalizada al pin; si no

existe, se realimenta del pin.

o Con .pin: Se realimenta del pin; si no existe resulta un error.

l Recomendable especificar de dónde se realimenta con .fb o .pin

o Resulta un diseño independiente del PLD
o La simulación de ecuaciones es igual que la simulación del JEDEC

• Si no ponemos extensión:

– Al compilar existen todos los caminos de realimentación <=> .pin
– Pero al encajar el diseño en una 22V10, se tiene en cuenta que la

realimentación es de biestable <=> .fb

Aparecen diferencias entre una simulación y otra

l Descripción tabular: salidas = f (combinaciones de entradas)
l Permite describir:

o Circuitos combinacionales

(tabla de verdad)

truth_table ([A,B] -> [Y])
[0,0] -> [0];
[0,1] -> [1];
[1,0] -> [1];

o Circuitos secuenciales (tabla de estados)

truth_table ([QB,QA] :> [QB,QA] -> [Y])
[0,0] :> [0,1] -> [0];
[0,1] :> [1,0] -> [0];
[1,0] :> [1,1] -> [0];
[1,1] :> [0,0] -> [1];

l El valor de la salida para combinaciones de entradas no

especificadas se toma como no importa

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Ejemplo de tabla

l Decodificador BCD a 7 segmentos

o Entradas: código BCD
o Salidas: visualizador de cátodo común

a

g

d

b

c

f

e

module BCD7
D3,D2,D1,D0 pin;
a,b,c,d,e,f,g pin;
BCD = [D3..D0];
ON,OFF = 1,0; "Invertir para ánodo común
truth_table(BCD ->[ a, b, c, d, e, f, g])
0 ->[ ON, ON, ON, ON, ON, ON,OFF];
1 ->[OFF, ON, ON,OFF,OFF,OFF,OFF];
...
9 ->[ ON, ON, ON, ON,OFF, ON, ON];
end BCD7

Diagramas de estados

l ABEL permite describir máquinas de estados (ME) introduciendo el

diagrama de estados

o Se realiza con la palabra clave state_diagram

l 4 Pasos en la descripción de una ME en ABEL:

o Definir las variables de estado.
o Definir/codificar los estados.
o Definir la función de transición de estados

• Sección state_diagram

o Definir la función de salida

• Sección state_diagram o equations

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