Capítulo 6: Multiples prescalers

Ejemplos de este capítulo en github

Introducción

Mediante el diseño jerárquico podemos reutilizar componentes ya probados para construir otros más complejos. En este capítulo haremos parpadear 4 leds de manera independiente, cada uno con su propio prescaler.

En el capítulo anterior hemos creado un prescaler paramétrico, que tiene el número de bits como parámetro. Instanciaremos 5 prescalers, con diferente número de bits, para controlar de manera independiente los leds, y que cada uno pueda parpear a una frecuencia diferente. Según las frecuencias usadas, podremos crear diferentes patrones en los leds.

La arquitectura es la mostrada en el diagrama del comienzo del capítulo. Hay 4 prescalers independientes que controlan cada led. Su señales de entrada, en vez de provenir directamente de la señal de 12Mhz de la placa, vienen a su vez de otro prescaler. Esto nos permite establecer la frecuencia base de los leds. Luego, cada prescaler divide esta señal para obtener la suya propia. Esto nos permite ahorrar bits y hacer que los prescalers tengan menos bits.

Descripción del hardware

El componente se ha denominado mpres.v (multiple prescalers). Tiene 5 parámetros, N0, N1, N2, N3 y N4 que se corresponden con el tamaño en bits de cada uno de los 5 prescalers. Tiene una señal de reloj de entrada y 4 salidas para controlar el parpadeo de los 4 leds.

La descripción del hardware se obtiene directamente de transcribir la imagen 1 a código Verilog:

//-- mpres.v
module mpres(input clk_in, output D1, output D2, output D3, output D4);
wire clk_in;
wire D1;
wire D2;
wire D3;
wire D4;

//-- Parametros del componente
//-- Bits para los diferentes prescalers
//-- Cambiar estos valores segun la secuencia a sacar por los leds
parameter N0 = 21;  //-- Prescaler base
parameter N1 = 1;
parameter N2 = 2;
parameter N3 = 1;
parameter N4 = 2;

//-- Cable con señal de reloj base: la salida del prescaler 0
wire clk_base;

//-- Prescaler base. Conectado a la señal de reloj de entrada
//-- Su salida es por clk_base
//-- Tiene N0 bits de tamaño
prescaler #(.N(N0))  
  Pres0(
   .clk_in(clk_in),
   .clk_out(clk_base)
  );

//-- Canal 1: Prescaner de N1 bits, conectado a led 1
prescaler #(.N(N1))
  Pres1(
    .clk_in(clk_base),
    .clk_out(D1)
  );

//-- Canal 2: Prescaler de N2 bits, conectado a led 2
prescaler #(.N(N2))
  Pres2(
    .clk_in(clk_base),
    .clk_out(D2)
  );

//-- Canal 3: Prescaler de N3 bits, conectado a led 3
prescaler #(.N(N3))
  Pres3(
    .clk_in(clk_base),
    .clk_out(D3)
  );

//-- Canal 4: Prescaler de N4 bits, conectado a led 4
prescaler #(.N(N4))
  Pres4(
    .clk_in(clk_base),
    .clk_out(D4)
  );

endmodule

Primero se define el nombre del componente con todos sus puertos. Luego se declaran los 5 parámetros: el tamaño en bits de todos sus prescalers. A continuación se declara la señal de reloj base que entrará por las entradas clk_in de los 4 prescalers asociados a los leds y finalmente se instancian cada uno de los 5 prescalers, definiendo sus tamaño con cada parámetro y conectando a sus puertos los cables correspondientes

Borrador...

El contador de 26 bits del tutorial lo podemos ver como un contador de 4 bits cuyos bits se sacan por los leds y cuya señal de reloj proviene de un prescaler de 22 bits, con un reloj de entrada de 12Mhz

Aplicando la fórmula anterior, la **frecuencia de reloj del contador de 4 bits es **fp = 12Mhz / 2^22 = 2.86 Hz. Se incrementa cada Tp = 1 / fp = 1 / 2.86 = 0.35 segundos.