[VHDL-2008] Jak napisać i zasymulować prosty multiplekser na Linuksie?

Thu Mar 08, 2018 12:46 am   

Hej,

Przymierzając się do zabawy z CPLD zacząłem uczyć się VHDLa z książki "The
Designer's Guide To VHDL" (trzecia edycja).

W ćwiczeniach na końcu pierwszego rozdziału każą napisać "entity
declaration and a behavioral architecture body" (polskie tłumaczenie,
które przychodzi mi na myśl, brzmi idiotycznie) prostego multipleksera.
Dwa wejścia ('a' i 'b'), sygnał wybierający ('sel') i wyjście 'z'. Wyjście
ma przyjąć wartość wejścia 'b' dla sel=1 lub 'a' dla sel=0.

Napisałem:

#v+
entity mux2 is
port (a, b, sel: in bit; z: out bit);
end entity mux2;

architecture mux2_behav of mux2 is begin
mux2: process is begin
if sel then
z <= b after 5ns;
else
z <= a after 5ns;
end if;
end process mux2;
end architecture mux2_behav;
#v-

i jest problem, bo teraz chcę to zasymulować.

Debianowe apt-cache znajduje mi m.in.:

fauhdlc - experimental VHDL compiler and interpreter
freehdl - VHDL simulator for Linux

gvhdl (frontend do freehdl) niestety twierdzi, że:

#v+
$ gvhdl ch1-10.vhdl
gvhdl: FreeHDL root path is '/usr'.
gvhdl: executing '/usr/bin/freehdl-v2cc -m ch1-10._main_.cc -L
/usr/share/freehdl/lib -o ch1-10.cc ch1-10.vhdl'
ch1-10.vhdl: in mux2(mux2_behav):
ch1-10.vhdl:7: sel does not match required type BOOLEAN, its type could be:
/usr/share/freehdl/lib/std/standard.vhdl:6: BIT
v2cc: ch1-10.vhdl: 1 errors
gvhdl: Compilation failed!
Died at /usr/bin/gvhdl line 211.
#v-

fauhdlc nie rozpoznaje symbolu 5ns:

#v+
$ fauhdlc ch1-10.vhdl
ERROR> ch1-10.vhdl:8: Symbol '5ns' undefined.
ERROR> ch1-10.vhdl:10: Symbol '5ns' undefined.
#v-

a po wykomentowaniu go twierdzi mniej więcej to samo, co freehdl:

#v+
$ fauhdlc ch1-10.vhdl
ERROR> ch1-10.vhdl:7: Type error for <sel>.
#v-

Rozumiem że nie pasuje im "if sel then", bo sel jest typu 'bit', a nie
boolean.

Stąd pytania:

1. Czy robię coś nie tak? Czy nie można w ten sposób porównywać bitów, lub
można tylko od określonej wersji języka (np. 2008)? Książka twierdzi, że
można, zresztą przykłady z niej wykładają się w analogiczny sposób.

2. Nie wiem, czy te dwa symulatory w ogóle obsługują VHDL-2008. Próbowałem
zrobić komentarz /* ... */, a nie --, bo to podobno cecha VHDL-2008
(poniżej można tylko --). Nie rozpoznały, wyłożyły się na tym. Nie widzę
też nigdzie opcji wyboru wersji języka.

3. Jaki symulator polecacie? Niekoniecznie dla Linuksa, choć to byłoby
duże ułatwienie. Chodzi o naukę, ale ukierunkowaną na to, żeby prędzej czy
później stworzyć model, który da się zsyntetyzować do postaci, którą da
się wrzucić do CPLD.

--
[ Email: a@b a=grp b=chmurka.net ]
[ Web: http://www.chmurka.net/ ]

Thu Mar 08, 2018 10:05 pm   

On 3/7/2018 11:46 PM, Adam Wysocki wrote:

Ogolnie nie ma darmowych w takim sensie jak kompilatory software. Te co
są, są żałosne.

Sprawdź jednak taką drogę przez mękę:

https://www.xilinx.com/products/design-tools/isim.html

Wiele narzędzi do projektowania FPGA zawiera jakieś symulatory więc
szukaj tam, nie spodziewaj się jednak że znajdziesz tam wszystko za
friko. W EDA nawet wersje demo mają imienną licencje.

Thu Mar 08, 2018 11:56 pm   

W dniu środa, 7 marca 2018 23:46:27 UTC+1 użytkownik Adam Wysocki napisał:

[ciach]

1. Wywal te książkę do hasioka.
2. Wejdź na www.xilinx.com i zassaj sobie ISE-14.7. Darmowy Webpack, wersja pod Win i Linux, jak Ci pasuje. Jest to zintegrowane środowisko projektowe. Masz tam całkiem sensowny symulator iSim. Można się tam do paru rzeczy przyczepić, ale nie jest źle.
3. W ISE jest też taka podpowiadaczka językowa. Podstawy powinieneś intuicyjnie załapać. Poza tym w sieci jest od cholery tutoriali.
4. Multiplekser napisz najpierw w wersji syntezowalnej:
entity mux is
Port ( A : in STD_LOGIC;
B : in STD_LOGIC;
SEL : in STD_LOGIC;
Q : out STD_LOGIC);
end mux;

architecture Behavioral of mux is

begin
process(A,B,SEL)
begin
case SEL is
when '0' => Q<=A;
when '1' => Q<=B;
when others => null;
end case;

end process;


end Behavioral;

Prawda że intuicyjne?

4. Potem napisz sobie testbencha. Jak czegoś nie będziesz wiedział, to pytaj tutaj.

Fri Mar 09, 2018 3:41 pm   

W dniu czwartek, 8 marca 2018 22:05:52 UTC+1 użytkownik Sebastian Biały napisał:

BZDURA !!


Gdzie tu widzisz "mękę"? Minusem istotnie jest brak "analogowego", tzn. graficznego obrazowanie szyny, ot takiego graficznego, "oscyloskopowego" wyświetlania zawartości szyny.


Darmowy Webpack Xilinx'a wystarcza do naprawdę bardzo rozbudowanych projektów. W darmówce są ograniczenia co do układów z najwyższej półki i "wyuzdanych" IP.


Jakie EDA?

Fri Mar 09, 2018 11:24 pm   

On 3/9/2018 2:41 PM, stchebel@gmail.com wrote:

posiadają solidne ograniczenia: od rozmiaru, przez dostepne peryferia po
szybkośc symulacji i zakres stosowanych standardów języka. Nie istnieje
nic darmowego i pełnego (jak clang/gcc w software) co nadąża za
standardem języków HDL, dostajesz bardziej coś na kształt wersji demo.
Prawda tez taka że za standardem SystemVeriloga nikt nie nadąża bo
robiony po pijaku ale przynajmniej komercyjni się starają kiedy świat
free software nie jest w stanie zrobić sensownego parsera
średniowiecznych wersji VHDLa czy Veriloga.


przykładów do nauki. Vivado zaczyna przekraczać zdrowy rozsadek nawet w
standardzie duzych programów na PC i ściga się z najnowszymi grami pod
kątem zjadania zasobów wszelakich.


wyświetlania zawartości szyny.
To jest nic w porownaniu z zasobożernością tych środowisk.


"wyuzdanych" IP.
Co całkowicie usprawiedliwia moje twierdzenie że nie ma darmowych
środowisk w sensie jak sa darmowe kompilatory software. Te ograniczenia
w symulatorach HDL bywają bolesne kiedy jednoczesnie rynek software jest
zawalony setkami kompialtorów nie dośc że bez ograniczen to i często z
otwartym źródłem.

Mon Mar 12, 2018 12:58 pm   

Sebastian Biały <heby@poczta.onet.pl> wrote:


A ghdl? Ktoś mi polecił, ale nadal nie mogę zmusić go do działania (tzn.
coś odpala, chyba nie to, co chcę, i wisi ze 100% użycia CPU).

https://groups.google.com/forum/#!topic/comp.lang.vhdl/1Xgjo8CkxmA


Na pierwszy rzut oka wydaje się kobylaste... ale jak trzeba, to trzeba.

Toole Xilinxa bardzo różnią się od tooli Lattice?

Jeszcze sobie to zgrałem na czytnik (jeszcze nie czytałem):
https://tams.informatik.uni-hamburg.de/vhdl/doc/faq/FAQ1.html


Pytanie ile to "nie-friko". Czy da się kupić układ CPLD i po prostu go
skonfigurować jakimiś darmowymi narzędziami, czy można o tym zapomnieć?

--
[ Email: a@b a=grp b=chmurka.net ]
[ Web: http://www.chmurka.net/ ]

Mon Mar 12, 2018 1:00 pm   

Sebastian Biały <heby@poczta.onet.pl> wrote:


Pytanie czy to demo nie wystarczy do amatorskich zastosowań...


A ja miałem cichą nadzieję, że odpalę to na swoim raspi... ghdl nie chciał
się skompilować, bo z jakiegoś powodu ma jakieś wstawki assemblerowe, ale
na x86 poszedł.

--
[ Email: a@b a=grp b=chmurka.net ]
[ Web: http://www.chmurka.net/ ]

Mon Mar 12, 2018 1:07 pm   

stchebel@gmail.com wrote:


Ludzie ją polecali... z drugiej strony po pierwszym rozdziale mam
wrażenie, że zbytnio komplikuje proste sprawy. Ale może tak musi.

Jest jakaś książka albo tutorial, które polecasz do nauki zamiast tej?


2 GB... straszna kobyła... naprawdę nie ma nic mniejszego?


Tak... trochę inaczej, niż w książce, ale intuicyjne. W sensie rozumiem,
co tu jest napisane, ale chyba jeszcze nie napisałbym tego od podstaw.


Na razie mam problem z odpaleniem testbencha w ghdlu... mam wrażenie, że
odpala się nie to, co bym chciał. Pisałem o tym na comp.lang.vhdl:

https://groups.google.com/forum/#!topic/comp.lang.vhdl/1Xgjo8CkxmA

--
[ Email: a@b a=grp b=chmurka.net ]
[ Web: http://www.chmurka.net/ ]

Mon Mar 12, 2018 8:21 pm   

On 3/12/2018 12:00 PM, Adam Wysocki wrote:

Wystarczy, ale jak mówie to droga przez mekę. Szczególnie dla osób
przyzwyczajonych do rynku software gdzie można znaleźć dobre kompilatory
w paczkach z repo i nikt nie robi łaski z jakąs licencją i dziesiątkami
gigabajtów bloatdata.

Mon Mar 12, 2018 8:33 pm   

On 3/12/2018 11:58 AM, Adam Wysocki wrote:

Nie ma Veriloga, nie ma mixed. Jestes ograniczony do VHDLa i jego starej
wersji. Do hello gate się nadaje, ale jak przyjdzie ochota korzystania z
gotowca to okaże się że ten co chcesz napisali w Verilogu i dupa.

Możesz obejrzec jeszcze Verilator:

https://www.veripool.org/wiki/verilator

i Icarus:

http://iverilog.icarus.com/

Wszystkie one maja się nijak do komercyjnych symulatorów z uwagi na brak
wsparcia nowych konstrukcji i brak cholerne ważnych i poważnych ficzerów
(jak asercje np).


Prawde mówić nie wiem co miało by być dla Ciebie istotne, ale wiem co
jest istotne ogólnie: wybierasz taki jaki masz hardware docelowy. I tyle
wolnego wyboru.


Nie ma górnego pulapu dla zastosowan komercyjnych, dodatkowo licencje są
czasowe. Spodziewaj się kilku tyś $ za rok na jedno stanowisko za
porzadny symulator (synteze kupujesz osobno, i jeszcze kilka innych
tooli, razem wychodzi za dużo żeby to sobie wyobrazić).


Można. Ale nie spodziewaj się czegokolwiek, budowa wewnatrzna jest
niejawna i każda nowa rodzina, ba, pojedyncza kostka to hacking i
reverse engeneering. Nie masz szans na to aby kiedykowiek jakiś open
source zrobił poprawna syntezę i place&route generując poprawny
bitstream poza pojedynczymi glitchami jak ten:

http://www.clifford.at/icestorm/

Zerknij ogolnie tutaj:

http://www.fpga-site.com/lowcost.shtml

Mon Mar 12, 2018 8:43 pm   

On 3/12/2018 8:33 PM, Sebastian Biały wrote:

Tak na marginesie co chwile ktos wpada na taki pomysł:

https://systemvision.com/
https://www.tina.com

i kilka innych

Ponieważ komercyjne symulatory sa absurdalnie drogie to prawdopodobnie
wypożyczanie ich na chwilę bedzie miało jakiś stabilny udział w rynku.

Mon Mar 12, 2018 8:50 pm   

On 3/12/2018 8:33 PM, Sebastian Biały wrote:

Ponieważ zaraz się ktoś pewno przyczepi, to może wyjasnie chodzi o to że
od nastu lat nic się nie zmieniło. Trial, demo, evaluation itd itp.

Tue Mar 13, 2018 5:35 pm   

W dniu piątek, 9 marca 2018 23:24:38 UTC+1 użytkownik Sebastian Biały napisał:


Symulator w ISE nie ma żadnych ograniczeń co do rozmiaru projektu.. Ograniczenia dostępnych peryferiów? Jakich?! Szybkość symulacji behavioral jest błyskawiczna przy projektach zajmujących prawie całość zasobów kostki ( w moim przypadku najczęściej XC6SLX45-3FGG384). Czas symulacji istotnie wydłuża się przy symulacji Post-Route, co jest oczywiste, ale tak samo jest w wersji płatnej. Różnica pomiędzy wersją płatną, a darmową to TYLKO ograniczenia co do dostępnych kostek i niektórych IP. Tak czy inaczej nie jest to absolutnie nic na kształt demo.


Nie korzystam z free software, ale nie chce mi się wierzyć żeby w sofcie free nawet parser nie działał..



No to zdecyduj się.. Free software "do dupy", komercyjny za duży, czyli co jest dobre?


No weź mnie nie rozśmieszaj!! Masz kompletnie pokrzywioną hierarchię wartości!!
Zasobożerność, to właśnie nie jest ŻADEN problem. Jak potrzebujesz przewozić meble, to kupujesz ciężarówkę, a nie robisz tego osobówką. W przypadku EDA, dokupujesz za parę stówek trochę pamięci, odpowiednio duży dysk i po zawodach.. Natomiast brak wyświetlania "analogowego" szyny, powoduje że musisz na piechotę odczytywać kolejne dane i robić wykresik coby zobaczyć czy sinus jest istotnie sinusem..


A po cholerę Adamowi do nauki więcej?

Tue Mar 13, 2018 6:02 pm   

W dniu poniedziałek, 12 marca 2018 12:07:51 UTC+1 użytkownik Adam Wysocki napisał:


Ja będąc na Twoim etapie zakupiłem takie coś:
https://www.amazon.co.uk/VHDL-Designers-Stefan-Sjoholm/dp/0134734149
Książka jest całkiem nieźle napisana, ale właśnie pierwsze rozdziały też wprowadziły mi trochę mętliku we łbie. Oczywiście "podstawowe podstawy" musisz załapać z jakiejś literatury, ale najwięcej nauczysz się na przykładach. Licznik, multiplekser, dekoder i tego typu cheble... Np. wpisujesz w googlarce "vhdl counter" itp.. W ISE XILINX'a masz też zgrabną podpowiadaczkę do syntezy i symulacji. Krótko, zwięźle i na temat.



Cóż to w dzisiejszych czasach 2GB? Jest za to bardzo przejrzyste i szlag Cię nie trafia jak chcesz uzyskać zamierzony efekt. Właśnie dlatego uważam, że idealne zarówno do nauki jak i dalej do profesjonalnej roboty.



Nie od razu Kraków zbudowano..


Więc skorzystaj z ISE.

Tue Mar 13, 2018 10:15 pm   

On 3/13/2018 4:35 PM, stchebel@gmail.com wrote:

Nie wiem akurat co ise ogranicza, ale inni ograniczali ficzery języka
(asercje, nowe standardy itp) oraz dostęp do niektórych co bardziej
interesujacych IP (jak np. brak gotowca DDR3[1] itd).


Dokładnie o tym piszę.


Nie mam ochoty wykłucać się o definicje co rozumiem przez demo w
software/hardware.


Nie dziala poprawnie nawet w komercyjnych symulatorach ale tam komuś
chce się przegladać te tysiące stron standardu w poszukiwaniu cienia
sensu i szansy na naprawę. W przypadku free wszyscy zatrzymali się 20
lat temu i stoi. Tak, da się kompilować helloworldy, ale cieżkie rzeczy
nie przejdą. Ciezkie czyli asercje, obiektowość, debugging, ip cory,
modele zewnetrzne, mixed, analog itd itp. Nie ma freeware majace te
elementy. Zazwyczaj znajdzie się coś z gatunku "potrafimy troche
parsować i troche symulowac Veriloga z przed 10 lat, huraaa!".

Sytuacja podobna jak z C++ - nie ma ani jednego pełnego kompilatora tego
języka, choć wszystkie potrafią 98%. Róznica taka że w hardware tak mają
za grube tysiące a w software tak mają za 0.


Nie ma takiego co jest dobre. Na rynku hardware albo męczysz się jako
hobbysta z ograniczeniami albo męczysz się jako klient dużej korpo z
bugami softu, może tylko lżej, bo jest na kogo pokrzyczeć.


Nie, po prostu potrzebujesz analog view. A ja potrzebuje asercji,
odpalania zdalnego na farmie weryfikacyjnej, raportowania regresji itd itp.


Dla edukacji zasadniczy. Odpalenie kompilatora, symulatora itd. powinno
zając sekundy. Zajmuje więcej bo srodowisko jest za grube. Większośc
malych projektów programista HDL przesiaduje przed ekranem gapiąc się w
coraz to głupsze komunikaty i czekając na wynik i zastanawiając się
czemu symulacja dwóch bramek wymaga odpalania sie przez 10 sek jakiś
zdumiewająco verbose narzedzi diabli wiedza do czego.


To nic nie pomaga, aplikacje do HW są cieżkie nawet dla bardzo
nowoczesnych komputerów. Jest inna sprawą że w tej branzy znajdziesz
idiotów pracujących na *certyfikowanych* redhatach 3.0 i spodziewających
się ze ich soft za $x000 bedzie tam banglał. Ale nawet jak możesz kupić
wypasiony komputer to czasy symulacji, kompilacji, ładowania, analizy
itd liczone sa w *tygodniach* na projekt dla jednego eventu. Taki Linux
na symulowanym niskopoziomowo CPU potrafi wstawać kilka dni. Wiec
pojęcie "troche stówek na pamięć i dysk" może być niedoszacowaniem. Dla
hobbysty może wystraczyć choć jak wczęsniej programował w językach
programowania software to pewno rzuci monitorem o scianę.


Do tego sa inne techniki niż gapienie sie w ekran, nawet z wykresem
analogowym, ponieważ wieki temu dowiedziono że gapienie sie w ekran bywa
obarczone czynnikiem ludzkim.


No wlasnie, po cholere mu więcej jak wystraczył by kompilator i
symulator? A tu dostaje miliard Ip corów, bloat ware i niepojęta ilość
kodu w dllkach której nie potrzebuje.

To tylko narzekanie. Prawda jest taka ze nie ma wyboru, to hermetyczny
rynek i trzeba brać co jest.

[1] Nie wiem czy to anegdota podkuta prawdą czy nie, ale jedna z firm
produkujaca płytki dla hobbystów dodała kontroler DDR3 i pamięć po czym
okazało sie ze hobbystyczna wersja syntezera go nie obsługuje. Płytki
mimo to się sprzedawały. Wiele lat mineło i nie pamiętam kto to był.
Wot, ciekawostka.