Моделиране на цифрови схеми на функционално ниво

Тема: Моделиране на цифрови схеми на функционално ниво
Пример 1. Симулация на функционален модел на мултиплексор 2:1:
a
s
b
y
Фиг. 1. Логическа схема на мултиплексор 2:1
Моделът на мултиплексор 2:1 на логическо ниво е следният:
y <= (a and not s) or (b and s);
Работата на двувходов мултиплексор може да се обобщи в следната таблица:
s y
0 a
1 b
Мултиплексорът свързва изхода y с входа a (y <= a), когато s = 0. Когато s = 1, y
става b (y <= b). За да се опише начина, по който функционира мултиплексора, т.е да
се създаде функционален модел с езикa за хардуерно описание VHDL, могат да се
използват операторите за условен преход if … else, case … when, както и when …
else.
Фиг. 2. Модел на мултиплексор 2:1 с оператор when …else

Фиг. 3. Модел на мултиплексор 2:1 с оператор if … else
Фиг. 4. Модел на мултиплексор 2:1 с оператор case … when

Пример 2. Симулация на функционален модел на дешифратор 2 х 4:
Фиг. 5. Логическа схема на дешифратор 2х4
Моделът на дешифратор 2 х 4 на логическо ниво е следният:
y(0) <= not x(0) and not x(1);
y(1) <= x(0) and not x(1);
y(2) <= not x(0) and x(1);
y(3) <= x(0) and x(1);
Работата на дешифратор с 2 входа и 4 изхода лесно се представя с неговата таблица на
истинност:
вход изход
x(1)x(0)y(3)y(2)y(1)y(0)
0 0 0 0 0 1
0 1 0 0 1 0
1 0 0 1 0 0
1 1 1 0 0 0
За да се опише начина на неговото функциониране с с езикa за хардуерно описание
VHDL, т.е да се създаде функционален модел може да се използва или оператора case
… when или with … select.

Фиг. 5. Модел на дешифратор 2 х 4 с оператор case … when
Фиг. 6. Модел на дешифратор 2 х 4 с оператор with …select
Задачи:
1) Направете самостоятелно функционален модел на мултиплексор 4:1.
2) Направете самостоятелно функционален модел на мултиплексор 8:1.
3) Направете самостоятелно функционален модел на мултиплексор 16:1.
4) Направете самостоятелно функционален модел на дешифратор 3 x 8.
5) Направете самостоятелно функционален модел на дешифратор 4 x 16.