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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIAFACULTAD DE ELECTROTECNIA Y COMPUTACIÓN

Electronica Digital II Dept. Sist. Digitales y Telecomunicaciones

Managua, Nicaragua

Práctica No. 2 Dispositivos de MemoriaDatos de la práctica

Carrera INGENIERIA ELECTRONICASemestre GrupoTipo Practica Laboratorio Simulación FechaAsignatura Electronica Digital IIUnidad TemáticaNo Alumnos por practica 2 No. Alumnos por reporte 2Nombre del ProfesorNombre(s) de Alumno(s)

Tiempo estimado Vo. Bo Del ProfesorComentarios

OBJETIVOS:

Objetivo General

Determinar la capacidad de un dispositivo de memoria con base en sus entradas y salidas.

Combinar ICs de memoria para formar módulos de memoria con un tamaño de palabra más grande y/o mayor capacidad

Objetivos Específicos

1. Comprender y utilizar en forma correcta la terminología asociada con los sistemas de memoria

2. Distinguir entre los diversos tipos de ROM y citar algunas aplicaciones comunes3. Utilizar el programa Circuit Maker para simular circuitos digitales de memoria

ROM o memoria RAM.

MEDIOS A UTILIZAR:

Laboratorio de Simulación PC Software ISE, Adept y Circuit Maker. Kit FPGA Basys 2.

Universidad Nacional de Ingeniería Carlos Ortega1



Managua, Nicaragua

INTRODUCCION

La memoria es un medio físico capaz de almacenar información (programas y datos) de forma temporal o permanente. Aunque conceptualmente parezcan sencillas, presentan una gran variedad de tipos, tecnología, estructura, prestaciones y costos. Ninguna tecnología es óptima para satisfacer todas las necesidades de un computador, por lo que existe una jerarquía de subsistemas de memoria.

La capacidad de la memoria es una forma de especificar la cantidad de bits que puede almacenar un dispositivo de memoria. La capacidad se puede expresar como el producto: número de palabras x tamaño de la palabra o por una cantidad específica de bits. El arreglo de las memorias indica que está compuesta por n palabras de m bits cada una.

Cada una de estas palabras tiene asociado una dirección (código binario) para acceder a ella para escribir o leer un dato. Las designaciones comunes para expresar la capacidad de una memoria son:

1K = 210 = 10241M = 220 = 1024 K1G = 230 = 1024M1T = 240 = 1024G

En esta guía de laboratorio analizaremos de manera general el funcionamiento de un modulo de memoria ROM y RAM, asi mismo seremos capaces de aumentar el tamaño de la palabra y su capacidad.




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DESARROLLO O PROCEDIMIENTO:

I Parte Memoria ROM (Modulo de 8X8 usando ISE)

1. Cree un nuevo proyecto en ISE Project Navigator.

2. Recordemos un poco la configuración inicial mostrada en la Figura 1. para poder trabajar con el programa ISE y el Kit FPGA.

3. Agregue una nueva fuente (New Source) usando un modulo verilog (Verilog Module) con el nombre rom8 asignando como entradas las tres líneas de dirección, en este caso serian: [2:0]addr y como salidas las líneas de datos de 8 bits [7:0] M.

4. Después de agregadas las entradas y salidas termine de escribir el código del programa mostrado a continuación:




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5. El módulo de memoria ROM tendrá el siguiente mapa de Memoria y su distribución.


module rom8(input [2:0] addr, //Entrada de Direcciones de Memoriaoutput [7:0] M //Salida de Datos);

parameter N=8; //Tamaño de la palabraparameter N_WORDS=8; //Numero de palabras en la memoriareg [N-1:0] rom [0:N_WORDS-1];parameter data = 'h00C8F9AF64956CD4; //Datos almacenados en Memoriaparameter IXLEFT = N*N_WORDS -1; //Maximo de Direcciones de Memoriainteger i;//wire temp;

initialbeginfor (i=0; i<N_WORDS; i=i+1)rom[i] = data [(IXLEFT-N*i)-:N];endassign M = rom[addr];endmodule



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(a)

(b)

Figura 2 (a) Mapa de Memoria (b) Distribucion



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6. Despues de verificar la sintaxis del programa usando la opción Check Sintax, realice un archivo .UCF con los nombres de los pines a utilizar en la tarjeta FPGA.

7. Teniendo todos los archivos necesarios compile el programa usando la opción Generate Programming File para poder obtener el archivo .BIT.

8. Antes de introducir el archivo .BIT a la tarjeta verifique que el jumper este en la opción de PC.

9. Introduzca el archivo .BIT usando el software ADEPT.

Actividades

1. Compruebe los valores almacenados en las direcciones de Memoria de la ROM.

2. Cambie los valores almacenados dentro de la Memoria y compruebe otra vez.

3. Modifique el programa del modulo de Memoria para que tenga una entrada de habilitación en ALTO (CS). Esto debe realizarse en un nuevo proyecto.

Memoria ROM con generación de líneas de dirección.

1. Después de realizado el primer ejercicio generaremos de manera automática las líneas de dirección mediante un contador de tres bits. Este nuevo proyecto contara de un modulo top llamado romtop, el cual llamara al archivo rom y agregaremos los otros archivos .v pertenecientes al contador, a los archivos antirebotes y al divisor de frecuencias de reloj. (Los Archivos que se agregaran serán dados por el docente asignado)


Lineas de Direccion

Visualizacion de los Datos de la Memoria

Clear Señal de Cambio

Ejercicio 1 Ejercicio 2

Fig. 3 Diagrama de Funcionamiento de la Memoria ROM

rom8

ld[3:0]M[3:0]

addr[2:0] ld[7:4]M[7:4]

go1

btn[3]

btnd[0]

btn[3]

clrclkdiv

btn[0]

btn[3]

btn[3] mclk 50 Mhz

clrcclk

debounce4

clr cclk

clock_pulse

clr clk

counter

clk190

clk25



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2. El archivo romtop tendrá el siguiente código de programa:

3. El diagrama de bloque de este nuevo proyecto quedara de la siguiente forma:


module romtop(input mclk,input [3:0]btn,output [7:0] ld

);

wire [2:0] addr;wire [7:0] M;wire clk25, clk190, clr, go1;wire [3:0] btnd;

assign clr = btn[3];assign ld = M;

clkdiv U1 (.clk(mclk),.clr(clr),.clk190(clk190),.clk25(clk25));debounce4 U2 (.inp(btn), .cclk(clk190), .clr(clr), .outp(btnd));clock_pulse U3 (.inp(btnd[0]), .cclk(clk25), .clr(clr), .outp(go1));counter # (.N(3)) U4 (.clr(clr), .clk(go1), .q(addr));rom8 U5 (.addr(addr), .M(M));endmodule



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4. Despues de haber creado y editado el archivo romtop.v agregue los archivos .v usando la opción del click derecho Add Copy of Source. Seleccione los archivos rom8, counter, clkdiv, debounce4 y clock_pulse.

5. Cree un archivo .UCF con las teminales a emplear en este proyecto y luego compílelo para poderlo introducir a la tarjeta FPGA con el ADEPT.

Actividades.

1. Compruebe el funcionamiento del ejercicio siguiendo el diagrama de la Figura 3.

2. Explique con sus palabras el desarrollo de todo el ejercicio siguiendo el diagrama de bloques.

II Parte Circuit Maker

1. Utilice el programa Circuit Maker para simular el circuito siguiente:

1234

DISP2

1234

DISP1

PROM32CS

A4A3A2A1A0

O7O6O5O4O3O2O1O0

U1

2. Posicione el ratón en la memoria ROM y haga clic con el botón derecho y escoja del menú la función “Edit PROM/RAM” y posiciónese en las 5 primeras direcciones (una por una y haciendo doble clic) para modificar los datos, puede introducir los datos en forma hexadecimal, introduzca en el siguiente orden:

dirección 0000: 45 0001: 87 0002: F3 0003: 44 0004: 55




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Luego posiciónese en las últimas 5 direcciones de memoria y modifique cada una de las palabras en el siguiente orden:

0027: DD 0028: 33 0029: AB 0030: 11 0031: 26

3. Ahora con el CS activado, active cualquiera de las direcciones antes modificadas y presione el botón STEP para visualizar en los displays el contenido de las palabras de la memoria, escoja simulación en modo digital.

4. Implemente un arreglo de memorias que duplique la capacidad de palabras del circuito anterior. Introduzca datos en las 5 primeras palabras de la segunda memoria y en las 5 últimas, escoja datos diferentes a los establecidos anteriormente.

5. Muestre el circuito funcionando a su profesor de tal forma que se pueda mostrar en los displays los datos guardados en la memoria.

6. Implemente un arreglo de memoria RAM de 4Kx8 utilizando los circuitos integrados de memoria RAM de 1Kx8 que posee el software. Introduzca datos en los diferentes circuitos de memoria y muestre el circuito funcionando a su profesor.

III. Trabajo a Entregar

1. Salve todos los archivos simulados en memoria que tenga disponible y presente un reporte con lo desarrollado en esta práctica de laboratorio e incluya conclusiones.

En total usted deberá tener los siguientes archivos:

1. Modulo de memoria ROM con líneas de dirección usando switch.

2. Modulo de memoria ROM con líneas de dirección usando switch y entrada de habilitación CS.

3. Modulo de memoria ROM con generación de líneas de dirección mediante contador.

4. Modulo de memoria ROM en Circuit Maker.

5. Modulo de memoria ROM en Circuit Maker expandiendo el numero de palabras.

6. Modulo de memoria RAM de 4Kx8 usando ICs de 1Kx8. Universidad Nacional de Ingeniería Carlos Ortega

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