Oft ist es notwendig technische Geräte mit mehr oder weniger zufällig erzeugten Testmustern zu prüfen. Um solche Testmuster in den verschiedensten Situationen und Varianten möglichst schnell und zuverlässig erzeugen zu können, werden Pattern-Generatoren (englisch: Bitmustergenerator, Flächenmustergenerator) eingesetzt. Diese Geräte erzeugen mit Hilfe eines Oszillators ein entsprechendes Taktsignal, welches vom Benutzer in seiner Frequenz und in seinem Tastverhältnis moduliert werden kann. Desweiteren ist es möglich, verschiedene Signale miteinander durch logische Operationen zu verknüpfen und somit das Testmuster noch weiter auszubauen.
Ein Einsatzgebiet der Pattern-Generatoren ist beispielweise die Videotechnik. Hier wird mit Hilfe eines Flächenmustergenerators ein Testbild erzeugt (siehe Abbildung 1), um so den Anzeigebereich des Bildschirms oder Projektors zu vermessen und zu analysieren.
Im Rahmen der Lehrveranstaltung Rechnergestützter Schaltkreisentwurf - AHDL gilt es einen Pattern-Generator in Form eines Bitmustergenerators zu entwerfen, zu simulieren und einen geeigneten Schaltkreis für das Projekt auszuwählen. Als Entwurfs- und Simulationswerkzeug soll dabei das Programm Altera Max + plus II in der Version 10.2 dienen.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Funktioneller Entwurf und Simulation
2.1 Schematischer Aufbau
2.2 Modul Clock-Select
2.2.1 Entwurf
2.2.2 Simulation
2.3 Modul Clock-DutyCycle
2.3.1 Entwurf
2.3.2 Simulation
2.4 Modul Signalgenerator
2.4.1 Entwurf
2.4.2 Simulation
2.5 Modul Signal-Operation
2.5.1 Entwurf
2.5.2 Simulation
2.6 Modul Pattern-Generator
2.6.1 Aufbau
2.6.2 Simulation
3 Auswahl eines geeigneten Schaltkreises
4 Anhang
4.1 AHDL-Quellcode
4.1.1 ClockDevider
4.1.2 ClockModulator
4.1.3 MUX18
4.2 VHDL-Quellcode
4.2.1 ClockDevider
4.2.2 ClockModulator
4.2.3 MUX18
5 Quellennachweis
5.1 Internet
Zielsetzung & Themen
Das primäre Ziel dieser Arbeit ist der rechnergestützte Entwurf und die Simulation eines Bitmustergenerators (Pattern-Generator) mittels AHDL und VHDL. Dabei wird der Fokus auf die modulare Erstellung einzelner Komponenten zur Signalerzeugung, Taktmodulierung und logischen Verknüpfung gelegt, um eine komplexe Testsignalerzeugung zu ermöglichen.
- Grundlagen des rechnergestützten Schaltkreisentwurfs mit Altera Max + plus II.
- Entwicklung und Simulation von Signalgeneratoren zur Taktfrequenz- und Tastverhältnis-Modulation.
- Implementierung logischer Operationen zur Erzeugung komplexer Bitmuster.
- Auswahl und Verifizierung eines geeigneten programmierbaren Schaltkreises (CPLD) für das Design.
Auszug aus dem Buch
1 EINLEITUNG
Oft ist es notwendig technische Geräte mit mehr oder weniger zufällig erzeugten Testmustern zu prüfen. Um solche Testmuster in den verschiedensten Situationen und Varianten möglichst schnell und zuverlässig erzeugen zu können, werden Pattern-Generatoren (englisch: Bitmustergenerator, Flächenmustergenerator) eingesetzt. Diese Geräte erzeugen mit Hilfe eines Oszillators ein entsprechendes Taktsignal, welches vom Benutzer in seiner Frequenz und in seinem Tastverhältnis moduliert werden kann. Desweiteren ist es möglich, verschiedene Signale miteinander durch logische Operationen zu verknüpfen und somit das Testmuster noch weiter auszubauen.
Ein Einsatzgebiet der Pattern-Generatoren ist beispielweise die Videotechnik. Hier wird mit Hilfe eines Flächenmustergenerators ein Testbild erzeugt (siehe Abbildung 1), um so den Anzeigebereich des Bildschirms oder Projektors zu vermessen und zu analysieren.
Im Rahmen der Lehrveranstaltung Rechnergestützter Schaltkreisentwurf - AHDL gilt es einen Pattern Generator in Form eines Bitmustergenerators zu entwerfen, zu simulieren und einen geeigneten Schaltkreis für das Projekt auszuwählen. Als Entwurfs- und Simulationswerkzeug soll dabei das Programm Altera Max + plus II in der Version 10.2 dienen.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Beschreibt die Motivation für den Einsatz von Pattern-Generatoren in der Videotechnik und definiert die Aufgabenstellung im Rahmen der Lehrveranstaltung.
2 Funktioneller Entwurf und Simulation: Detaillierte Darstellung des modularen Aufbaus des Pattern-Generators, unterteilt in Clock-Select, Clock-DutyCycle, Signalgenerator, Signal-Operation und das finale Pattern-Generator-Modul.
3 Auswahl eines geeigneten Schaltkreises: Analysiert die Hardwareanforderungen des Designs bezüglich Pins und Makrozellen und begründet die Wahl des EPM3064A-Schaltkreises.
4 Anhang: Enthält die vollständigen Quellcodes der entwickelten Module in den Hardwarebeschreibungssprachen AHDL und VHDL.
5 Quellennachweis: Listet die verwendeten Internetressourcen für die Gerätespezifikationen auf.
Schlüsselwörter
AHDL, VHDL, Pattern-Generator, Bitmustergenerator, Schaltkreisentwurf, Altera, Simulation, Taktmodulation, Logikgatter, Multiplexer, CPLD, EPM3064A, Taktsignal, Tastverhältnis, Signalerzeugung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt den rechnergestützten Entwurf und die Simulation eines digitalen Pattern-Generators zur Erzeugung von Testmustern mittels Hardwarebeschreibungssprachen.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind der modulare Aufbau logischer Schaltungen, die Manipulation von Taktsignalen durch Modulation sowie die logische Verknüpfung dieser Signale.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Ziel ist es, ein funktionstüchtiges Design für einen Bitmustergenerator zu erstellen, das sowohl in AHDL als auch in VHDL implementiert und simuliert werden kann.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird eine methodisch-analytische Vorgehensweise genutzt: Zuerst werden Teilkomponenten entworfen und simuliert, dann diese zu einem Gesamtsystem integriert und abschließend eine geeignete Hardwareplattform für die Implementierung evaluiert.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die schrittweise Dokumentation der Modulentwürfe (Clock-Select, DutyCycle, etc.) und deren anschließende Simulation zur Verifikation der korrekten Funktionsweise.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird durch Begriffe wie AHDL, VHDL, Pattern-Generator, Taktmodulation und logische Verknüpfung definiert.
Warum wurde der EPM3064A als Schaltkreis gewählt?
Dieser wurde gewählt, da er die notwendige Anzahl an I/O-Pins bietet und mit seinen 64 Makrozellen die für das Projekt erforderliche Logik vollständig abbilden kann.
Was leistet das Modul Signal-Operation?
Es dient dazu, die Signale verschiedener Generatoren mittels AND, OR und XOR logisch zu verknüpfen, um die Komplexität der erzeugten Bitmuster zu erhöhen.
- Arbeit zitieren
- Dipl.-Ing. (FH) Eric Liebau (Autor:in), 2009, Entwurf eines Pattern-Generators in Form eines Bitmustergenerators, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/210616
