Генераторы цифровых сигналов
Генераторы цифровых сигналов можно задать двумя способами.
1. Определение формы цифрового сигнала в задании на моделирование
по формату
(устройства STIM):
Uxxx
STIM(<
количество сигналов>,<формат>)
+ <+узел источника питания> <-узел источника питания>
+ <список узлов>* <имя модели вход/выход>
+ [IO_LEVEL-< номер макромодели интерфейса вход/выход>]
+ [
STIMULUS
=<имя воздействия>]
[TIMESTEP=<
шаг по времени>]
+ <команды описания формы сигнала>*
Переменная
<количество сигналов>
определяет количество выходов генератора, равное количеству генерируемых разных цифровых сигналов.
Переменная
<формат>
- это спецификация формата переменной
<данные>,
в которой представлены логические уровни сигналов генератора. Эта переменная представляет собой последовательность цифр, общее число которых равно значению переменной
<количество сигналов>.
Каждая цифра принимает значения 1, 3 или 4, что означает двоичную, восьмеричную и шестнадцатеричную систему счисления.
Подключение источника питания задается номерами узлов <+
узел источника питания>, <-узел источника питания>.
Номера подключения выходов генератора к схеме задаются
<списком узлов>.
Имя модели вход/выход задается параметром
<имя модели вход/ выход>, как
для любого цифрового устройства.
STIMULUS - необязательный параметр, обозначающий имя сигнала;
IO_LEVEL - необязательный параметр для выбора одной из четырех макромоделей интерфейса вход/выход (по умолчанию 0);
TIMESTEP - не обязательный параметр для задания периода квантования (или шага). При задании моментов времени номером шага (имеют суффикс «С») он умножается на величину шага. По умолчанию устанавливается TIMESTEP=0. Этот параметр не принимается во внимание, если заданы абсолютные значения моментов времени (имеют суффикс «S»).
Параметр
<описание формы- сигнала>
представляет собой произвольную комбинацию одной или нескольких следующих строк:
<t>,
<логический уровень>
LABEL=<UMH метки>
<t>
GOTO
<имя'#етки> <п>
TIMES
<t>
GOTO
<имя метки>
UNTIL GT
<данные>
<t>
GOTO
<имя метки>
UNTIL GE
<данные>
<t>
GOTO
<имя метки>
UNTIL LT
<данные>
<t>
GOTO
<имя метки>
UNTIL LE
<данные>
<t>
INCR BY
<данные>
<t>
DECR BY
<данные>
REPEAT FOREVER
REPEAT
<n>
TIMES
ENDREPEAT
FILЕ=<имя файла>
Каждая цифра переменной
<данные>
представляет собой логический уровень соответствующего выходного сигнала, который представлен в системе счисления
2т,
где
т
- соответствующая цифра переменной
<формат>.
Количество узлов в
<списке узлов>
должно быть равно значению переменной
<количество сигналов>.
Переменная
<t>
определяет моменты времени, в которые задаются логические уровни сигнала. Если перед значением переменной
<t>
имеется символ «+», то эта переменная задает приращение относительно предыдущего момента времени; в противном случае она определяет абсолютное значение относительно начала отсчета времени
t =
0. Суффикс «S» указывает размерность времени в секундах (допускается суффикс «nS» - наносекунды и т.п.). Суффикс «С» означает измерение времени в количестве циклов, размер которых определяется параметром TIMESTEP (переменная
<шаг по времени>).
Переменная
<данные>
состоит из символов «0», «1», «X», «R», «F» или «Z», интерпретируемых в заданном формате.
Переменная
<п>
задает количество повторяющихся циклов GOTO; значение
п =
-1 задает бесконечное повторение цикла.
Переменная
<имя метки>
используется при организации цикла с помощью оператора перехода GOTO, который передает управление на строку, следующую за оператором LABEL=<имя
метки>.
REPEAT FOREVER - начало бесконечно повторяющегося цикла (эквивалентно конструкции REPEAT -1 TIMES).
REPEAT
<n>
TIMES - повторение
п
раз.
ENDREPEAT - - конец цикла REPEAT.
FILE - указание имени файла, в котором находится описание одного или нескольких входных сигналов.
Приведем пример:
USIGNAL STIM(2,11) $G_DPWR $G_DGND 1 2 IO_STM TIMESTEP=1ns
+ ОС 00 ; В момент времени t=0 состояния обоих узлов равны «О»
+ LABEL=M
+ 1C 01 ; При t=1 не состояние узла 1 равно «0», узла 2 - «1»
+ 2С 11 ; При t=2 не состояние обоих узлов равны «1»
+ ЗС GOTO M 3 TIMES; В момент времени t=3 не переход на метку М и выполняется
+ первая инструкция без дополнительной задержки. Цикл повторяется 3 раза
2. Считывание временной диаграммы цифрового сигнала из файла (устройства FSTIM).
Устройства FSTIM задаются по формату:
Uxxx
FSTIM(<
количество выходов>) <+узел источника питания>
+ <-узел источника питания> <список узлов>*
+ <имя модели вход/выход> FIL
Е=<имя
файла сигналов>
+
[IO_LEVEL=<ножер
макромодели интерфейса вход/выход>]
+
[SIGNАМЕS=<имя
воздействия>]
Параметр
<количество выходов>
определяет количество узлов, к которым подключаются сигналы. Остальные параметры имеют тот же смысл, что в п. 1. Обратим внимание, что задание с помощью параметра FILE имени файла, в котором описаны сигналы, обязательно.
Файл цифрового сигнала может быть получен путем редактирования файла результатов моделирования или составлен вручную с помощью любого текстового редактора.
Файл цифрового сигнала имеет две секции:
заголовок (header), содержащий список имен сигналов;
список значений сигнала (transitions), содержащий на одной или более строках моменты времени изменений сигналов и колонки их значений.
Приведем сначала пример файла цифровых сигналов:
Заголовок: содержит имена сигналов CLOCK, RESET, IN1, IN2 ; имена 4-х сигналов
* Начало описания сигналов; отделяется от заголовка пустой строкой
0 0000 ; двоичные коды сигналов
10ns 1100
20ns 0101
30ns 1110
40ns 0111
Заголовок
имеет следующий формат:
Переменная
<имя метки>
используется при организации цикла с помощью оператора перехода GOTO, который передает управление на строку, следующую за оператором
LAEEL=<uмя метки>.
REPEAT FOREVER - начало бесконечно повторяющегося цикла (эквивалентно конструкции REPEAT -1 TIMES).
REPEAT
<n>
TIMES - повторение
п
раз.
ENDREPEAT - конец цикла REPEAT.
FILE - указание имени файла, в котором находится описание одного или нескольких входных сигналов.
Приведем пример:
USIGNAL STIM(2,11) $G_DPWR $G_DGND 1 2 IO_STM TIMESTEP=1ns
+ ОС 00 ; В момент времени t=0 состояния обоих узлов равны «О»
+ LABEL=M
+ 1C 01 ; При t=1 не состояние узла 1 равно «О», узла 2 - «1»
+
2С 11 ; При t=2 не состояние обоих узлов равны «1»
+ ЗС GOTO M 3 TIMES; В момент времени t=3 не переход на метку М и выполняется
+ первая инструкция без дополнительной задержки. Цикл повторяется 3 раза
2. Считывание временной диаграммы цифрового сигнала из файла (устройства FSTIM).
Устройства FSTIM задаются по формату:
Uxxx
FSTIM(<
количество выходов>) <+узел источника питания>
+ <-узел источника питания> <список узлов>*
+ <имя модели вход/выход> FILЕ=<имя файла сигналов>
+
[IO_LEVEL=<
номер макромодели интерфейса вход/выход>]
+ [
SIGN AMES
=<имя воздействия>]
Параметр
<количество выходов>
определяет количество узлов, к которым подключаются сигналы. Остальные параметры имеют тот же смысл, что в п. 1. Обратим внимание, что задание с помощью параметра FILE имени файла, в котором описаны сигналы, обязательно.
Файл цифрового сигнала может быть получен путем редактирования файла результатов моделирования или составлен вручную с помощью любого текстового редактора.
Файл цифрового сигнала имеет две секции:
заголовок (header), содержащий список имен сигналов;
список значений сигнала (transitions), содержащий на одной или более строках моменты времени изменений сигналов и колонки их значений.
Приведем сначала пример файла цифровых сигналов:
Заголовок: .содержит имена сигналов
CLOCK, RESET, IN1, IN2 ; имена 4-х сигналов
*Начало описания сигналов; отделяется от заголовка пустой строкой
0 0000 ; двоичные коды сигналов
10ns 1100
20ns 0101
30ns 1110
40ns 0111
Заголовок имеет следующий формат:
[ТIМЕSСАLЕ=<значение>] <имя сигнала 1>...<имя сигнала п>... ОСТ(<3-й бит сигнала>...<1-й бит сигнала>)... НЕХ(<4-й бит сигнала>...<1-й бит сигнала>}...
Имена сигналов могут разделяться запятыми или пробелами. Они располагаются на одной или нескольких строках, но строки продолжения не имеют в начале знака «+». Максимальное количество сигналов 255, на одной строке могут размещаться не более 300 символов. Имена сигналов перечисляются в том же порядке, в котором их значения приводятся во временных диаграммах.
Если перед именем сигнала не указывается название системы счисления, он считается двоичным. Имена сигналов, записанных в восьмеричном коде, предваряются кодом ОСТ и группируются по 3 сигнала (имена групп сигналов заключаются в круглые скобки). Имена шестнадцатеричных сигналов имеют код HEX и группируются по 4 сигнала.
Приведем еще один пример файла сигналов:
Clock Reset In1 In2
HEX(Addr7 Addr6 Addr5 Addr4) HEX(Addr3 Addr2 Addrl Addr0)
ReadWrite
0 0000 00 0 ; для наглядности между группами можно включать пробелы
10п 1100 4Е 0
20п 0101 4Е 1
ЗОп 1110 4Е 1
40п 0111 FF 0
Здесь сначала приведены имена четырех двоичных сигналов, затем две группы сигналов, задаваемых в шестнадцатеричном виде, и затем еще один бинарный сигнал. В последующем списке значений сигналов даны 7 колонок, соответствующих приведенным в заголовке сигналам.
Список значений
имеет формат:
<время> <значение сигнала>*
Список значений отделяется от заголовка пустой строкой. Моменты времени и список значений сигналов должны быть разделены по крайней мере одним пробелом. Для моментов времени изменений сигналов указываются их абсолютные значения (в секундах), например 25ns, 1.2E-9, 5.8 или приращение относительно предыдущего момента времени. Признак приращения - знак «+» перед значением момента времени, например +5ns. Каждое значение сигнала соответствует одиночному бинарному сигналу или группе сигналов, имена которых помещены в группы с указателями системы счисления ОСТ или HEX. Общее количество значащих цифр в значениях сигналов должно быть равно общему количеству бинарных сигналов и групп сигналов, помеченных символами ОСТ и HEX. Разряды данных сигнала могут принимать значения, приведенные в табл. 4.29.
Таблица 4.29. Значения сигналов
Сигналы |
Двоичные |
Восьмеричные |
Шестнадцатеричные |
||
Логические /цифровые |
0, 1 |
0...7 |
0...F |
||
Неопределенные |
X |
X |
X |
||
Сигналы |
Двоичные |
Восьмеричные |
Шестнадцатеричные |
||
Высокого импеданса |
Z |
Z |
Z |
||
Передний фронт |
R |
R |
- |
||
Задний фронт |
F |
F |
- |
||
1.
Пусть имеется файл digl .stm, в котором описана временная диаграмма сигнала IN1. Тогда в задание на моделирование можно включить следующее описание генератора:
U1 FSTIM(1) $G_DPWR $G_DGND IN1 IO_STM FILE=DIG1.STM
2.
Пусть имеется файл flipflop.stm следующего содержания:
J К PRESET CLEAR CLOCK 0 0 0 010
10ns 0 0 111
В задание на моделирование включим описание генератора сигнала
U2 FSTIM(4) $G_DPWR $G_DGND CLK PRE J К IO_STM + FILE=flipflop.stm SIGNAMES = CLOCK PRESET
В этом примере первым двум узлам CLK и PRE соответствуют сигналы CLOCK и PRESET из файла сигналов, это соответствие устанавливается с помощью опции SIGNAMES. Последним узлам J и К соответствуют одноименные сигналы из файла сигналов, поэтому их имена нет необходимости включать в опцию SIGNAMES. Сигнал CLEAR в данном примере не используется (но на него можно сослаться в другом генераторе FSTIM).
<
