Деякі аспекти застосування УМК "Моделювання цифрових систем на мові VHDL" в навчальному курсі "Основи автоматизації проектування"

П.А. Таберкін

В відповідно до навчального плану багаторівневої підготовки фахівців курс "Основи автоматизації проектування" вивчається студентами спеціальності 2203 "Системи автоматизованого проектування "в сьомому семестрі і включає 36 годин лекційних занять, 18 годин практичних занять і 18 годин індивідуальних занять.

В першій частині курсу розглядаються основні етапи проектування РЕА "і ЕВА: системотехнічну, схемотехнічних і конструкторський; основні завдання кожного етапу, їх особливості та взаємозв'язку; узагальнена структурна схема САПР, види забезпечення САПР та вимоги до їх компонентів [1-3].

Під другій частині курсу розглядаються найбільш широко застосовуються підходи та методи вирішення ключових завдань кожного етапу проектування, а також призначення, склад та особливості таких систем автоматизованого проектування як PSpice, OrCAD, AutoCAD і P-CAD [1,3-5].

Основний метою курсу є вивчення загальних відомостей про об'єкти, моделі та завдання автоматизованого проектування; основних понять САПР; призначення, складу, принципів та особливостей функціонування різних систем автоматизованого проектування. Т. о., В цьому курсі зроблена спроба дати цілісну картину процесу автоматизованого проектування РЕА "і ЕВА, основних проблем і підходів до їх рішенням. Окремі етапи і задачі проектування, методи їх вирішення більш детально вивчаються студентами спеціальності 2203 "Системи автоматизованого проектування "в інших навчальних курсах, таких як" Автоматизація конструювання ЕВА "," Оптимізація в САПР "і т.д.

Основний проблемою при викладанні курсу "Основи автоматизації проектування" є організація і наповнення практичних та індивідуальних занять таким чином, щоб вони з максимальною ефективністю сприяли освоєнню студентами даного курсу.

З цією метою для практичних та індивідуальних занять студентам пропонувалася наступне завдання - розробити технічне завдання і ескізний проект для побудови в Таганрозі різних систем зв'язку.

Варіанти завдань:

цифрова система інтегрованого зв'язку на базі АТС Алкатель1000С12;

стільниковий цифрова система зв'язку на базі системи Алкатель 900 з використанням як центру комутації рухомого зв'язку АТС Алкатель1000С12;

система розширеного факс-сервісу FAXNET, що використовує принцип "Store-and-Forward" (цифрове запам'ятовування і відправлення факсимільних повідомлень) на основі виділеної телефонної мережі "Іскра-2";

інтегральна цифрова система зв'язку на базі System X фірми GEC PLESSEY TELECOMMUNICATIONS LIMITED;

цифрова стільниковий система GMH2000 фірми HUGHES NETWORK SYSTEM, Inc.;

інтегральна мережа ділової супутникового зв'язку фірми HUGHES NETWORK SYSTEM, Inc.;

територіальна радіально-зонові система сухопутного рухомого радіозв'язку загального користування "ВОЛЕМОТ";

система радіотелефонного зв'язку для сільської місцевості "ЛІС-С";

система персонального радіовиклику "ЛУЧ-1С";

цифрова система зв'язку на базі електронної АТС типу DX 200 фірми Nokia Telecommunications Oy;

цифрова система радіотелефонного зв'язку ACTIONET фірми Nokia Telecommunications Oy.

В якості роздавальних матеріалів використовувалися матеріали фірм-розробників, що містять опис і технічні характеристики відповідних систем.

Результати роботи показали, що студенти здатні досить грамотно розробити технічне завдання на проектування відповідної системи і виконати прив'язку запропонованих проектів до місцевих умов.

Накопичений досвід дозволяє зробити наступні висновки:

- необхідно розширити частину курсу, присвячену системотехнічну етапу проектування ЕВА, приділяючи особливу увагу розгляду основ прикладної теорії кінцевих автоматів і базуються на ній методів синтезу мікропрограмних автоматів;

- при проведенні практичних занять можливе використання УМК "Моделювання цифрових систем на мові VHDL ", зокрема - інтегрованої системи підготовки та контролю VHDL-описів.

Мова VHDL містить засоби, що дозволяють відобразити три аспекти, що характеризують цифрову апаратуру [6]:

-функціональний (функція апаратури може деталізуватися від рівня системи команд і алгоритмів пристроїв до бульових функцій);

- тимчасової (затримки, продуктивність, час відгуку - від затримок фронтів сигналів до тактів і затримок електромеханічних пристроїв);

- структурний (схеми, типи і зв'язку компонент - від рівня пристроїв типу процесор-пам'ять до рівня вентилів і перемикаючих елементів).

Програмна система VHDL-ANALYZER дозволяє здійснити перевірку фрагментів VHDL-описів систем і дає можливість з коректних VHDL-описів фрагментів створити проектну бібліотеки або бібліотеки проектів. Такі фрагменти описів, які можуть незалежно аналізуватися VHDL системою і за відсутності помилок поміщатися в бібліотеку проекту, в термінах мови VHDL називаються проектними модулями (design unit). Такими модулями можуть бути:

- оголошення інтерфейсу об'єкта проекту (entity);

- оголошення архітектури (architecture);

- оголошення конфігурації (configuration);

- оголошення інтерфейсу пакета (package);

- оголошення тіла пакету (package body).

Таким чином, УМК "Моделювання цифрових систем на мові VHDL" може бути використаний у навчальному курсі "Основи автоматизації проектування" для вирішення наступних завдань:

- дослідження і налагодження VHDL-описів окремих фрагментів різних систем зв'язку, в першу чергу підсистем управління, комутації, обліку та управління трафіком осередків цифрових стільникових систем радіозв'язку у вигляді кінцевих автоматів;

- створення та супровід проектних бібліотек, що містять розроблені і налагоджені студентами проектні модулі, які описують ті чи інші аспекти реальних цифрових систем;

- створення на основі ієрархічних систем VHDL-описів проектних модулів, що відображають структурні та поведінкові аспекти відповідних фрагментів, VHDL-описів реальних систем в цілому;

- дослідження проміжних результатів на різних рівнях і етапах розробки технічного завдання і ескізного проекту;

- моделювання на VHDL різних мікросхем і мікропроцесорних систем.

Це дозволить значно збільшити ступінь деталізації та підвищити достовірність проектних рішень при розробці студентами технічних завдань і ескізних проектів для побудови різних систем в конкретних умовах, глибше освоїти інструментарій мови VHDL студентами при налагодженні VHDL-описів та моделювання мікросхем і простих мікропроцесорних систем, змоделювати участь студентів у реальному процесі проектування складної системи великим проектним колективом.

Список літератури

Ільїн В. Н. та ін Автоматизація схемотехнічного проектування .- М.: Радіо і зв'язок, 1987.

Морозов К. К., Одиноков В. Г., Курейчик В. М. Автоматизоване проектування конструкцій радіоелектронної апаратури .- М.: Радіо і зв'язок, 1983.

Системи автоматизованого проектування в радіоелектроніці: Справочник/Е. В. Авдєєв та ін; Під ред. І. П. Норенкова .- М.: Радіо і зв'язок, 1986.

Карберрі П. Р. Персональні комп'ютери в автоматизованому проектуванні .- Машинобудування, 1989.

Разевіг В. Д. Застосування програм P-CAD і PSpice для схемотехнічного моделювання на ПЕОМ .- Вип. 1-4 .- М.: Радіо і зв'язок, 1992.

Поляков А. К. Моделювання цифрових систем на мові VHDL. Навчальний посібник/М.: Моск. енерг. ін-т, 1995.