Monat: Oktober 2015

Simulationsprogramm starten (altera)

Vorbereitungen
– testbench ist in vhdl geschrieben
– compile_<projektname>.do ist in shell  und wird von der Konsole (des Simulationsprogrammes) her aufgerufen

Starten der Testbench
1. Neues Projekt anlegen
.  File/New/Project:
.  Ablegen der Simulation
2. Neue Bibliothek ein
File/New/Bibliothek.
Der Ordner wird Work genannt
3. Starten des Kompilierens und des Projekts per Konsole
4. Signale auswählen
.    Als erstes erscheinen nur die Fenster default und object (das sind die Signale).
.   Im Fenster objects auf ein Signal klicken,
.   CTRL A, alle Siganle auswählen
.   Rechte Maus: „Add waves“
Ab jetzt sieht man (nach neuem Kompilieren)
.   die Signale im Wave-Fenster.
5. Speichern der Waves:
.    File/Save Format:   speichern in wave_<projektname>.do

Tipp:
In einem Projekt können mehrere testbenches bestehen. Jede erhält einen Namen: tb_midi_interface, tb_top_level, tb_uart.
Zu jeder Testbench gehört ihre eigene Kompilierungsdatei: compile_midi_interface.do, compile_top_level.do, compile_uart.do
und zu jeder Testbench gehören ihre eigene signale: wave_midi_interface.do, wave_top_level.do, wave_uart.do.

..

VHDL signal operationen

Operatoren Beschreibung

not
kann für boolean und signale gebraucht werden

std_logic_signal_1 <= not std_logic_signal_2;

if (not enable_data_1) then
    //

 

and, & , +

std_logic_signal <= signal_a and signal_b;

 

natural, unsigned, integer
Typkonversionen zwischen den logischen Signalen und den natürlichen.

 

Bit Operationen
Signale zusammensetzen
Bist aus Vektor extrahieren
Signal Bits setzen (LSB, MSB)

C++: Vektor per (const) reference

Es gibt zwei Prinzipien, wie man Vektoren (grosse Wertetabellen) übergeben kann:
1. Man will die Werte „nur“ verarbeiten. Die Tabelle bleibt gleich.
2. Man will Werte in der Tabelle ändern.

Werte nicht ändern
Wird ein Vektor per const Referenz übergeben const vector <type>& <name> , so verändert man aufgrund des Schlüsselwortes const die Einträge nicht (Bjarne 8.5.4). Anstatt per Referenz kann man die Werte auch traditionell per Pointer (per Adresse) übergeben, ebenfalls mit const.

Werte verändern (Bjarne 8.5.5)
Ist das Ziel, die Einträge zu ändern, so tut man dies z. B. so:

void init(vector <int> v){
.  //
}

————————————————————————————————————————-

Adresse erhalten

int i = 5;

// Variable für Adresse
int* adresse;

adresse = &i;      // die Adresse von i wird übergeben

Aus einer Adress-Variable einen Wert auselesen

int value_1;
value_1 = * adresse;

 

..

Nested Klassen

Wenn innerhalb einer Klasse, eine andere Klasse gebraucht wird. Es entsteht dadurch eine Verschachtelung aus Klassen.

class C{
.     public:
.           struct M {
.                      //
.           };
};

 

C++ Geltungsbereich (Scope) von Variablen

lokale Variabeln überschreiben globale 8.4

Bjarne nennt in 8.4 unterschiedlichen Geltungsbereiche von Variablen
– global
– lokal
– in Klasse allein (siehe vektor unten)
– in Namensgebeit (z. B. struct, enum, …)
– in Aussagen (z. B. innerhalb eines for)

Der Geltungsbereich hat mit dem Datentyp etwas zu tun, und auf welchem RAM-Segment der Code abgelegt wird.

extern

extern int aktuelle_Version;

Die Variable wird nur deklariert und ist überall sichtbar.
Sie kann (theoretisch) in jedem File neu definiert und mit neuen Werten zugewiesen werden, das ist jedoch gefährlich. Besser ist es, nur in 1 File die Variable zu definieren und dann für alle anderen Files nur sichtbar zu machen.

Klasse

class MyVector{
.    // Klassenvariable. Gültigkeit in der Klasse 
.    vector <int> v      
.
.    public:
.          // öffentliche Funktion
.          int largest(){
.             int max = 0;
.             for (int i = 0; i < v.size(); i++) {
.               max = max( x, abs(v[i]) );
.             return max;  
.          }
.         // öffentliche Variable
.         int i;
.
};

Der Vektor v ist nur in der Klasse sichtbar. Ausserhalb exstiert er nicht und kann auch nicht angesprochen werden.

Argumente sind lokal

int funcition_b (int value_1){  
.  
.    //
}

Die Funktion ist global, aber der Parameter value_1  ist lokal bezüglich der function_b .

 

constexpr <function>
Lokale Variablen liegen FIFO im Stack. Man kann nicht auf sie zugreifen (Bjarne 8.5.9). Soll eine Funktion während dem Kompilieren definiert werden, braucht sie das Schlüsselwort constexpr bei all ihren Variablen und für die Funktion.

constexpr int scale_x = 3;
constexpr int scale_y = 2;
constexpr Point scale( Point P){
.
.     return { scale_x * P.x, scale_y * P.y };
}

Unterscheidung Deklaration <-> Definition

Bjarne Stromkamph behandelt diesen Unterschied im Kapitel 8.2.

Deklaration

extern variable_b;
void function_a();

Deklarationen reservieren Namen. Sie reservieren keinen Platz. Sie sind für den Linker wichtig.
Die „bekannteste“ Deklaration ist die forward declaration von Funktioen oder das setzen von globalen Variablen.
Deklarationen kommen in ein Header-File.

In Deklarationen müssen die Parameter nicht zwingend angegeben werden. Man macht dies jedoch, damit der Code lesbarer ist (Bjarne 8.5.1).

Definition
Mit der Definition wird Speicherplatz alloziert. Die Variable erhält einen Platz.

int var_2= 5;

void function_a(){
.     //code
.     return 0;
}

 

 

C++ Datenypen

Vektor
Es gibt den Datentyp Vektor in C++. Im <- Link ist einiges Hilfreiche notiert.

std::vector <type> <name>

 

let: Deklaration und nicht Zuweisung
Let ist ein altes Keyword und will den Vorgang der Deklaration von der Wertzuweisung unterscheiden

let value_1 = 3;

 

Globale Variable

extern int value_b;

Extern stehet in allen Files, die auf diese Variable zugreifen müssen.
Definiert wird die Variable nur in einem File. In diesem muss die Variable auch extern gesetzt werden.

extern  ist formal eine Deklaration (und darf keinen Wert erhalten). Ermöglicht dadurch, dass die Variable in vielen Files deklariert werden kann.

const
Hat in C++ eine vielseitige Bedeutung. Const als Argument  (Bjarne 8.5.4) verhindert, dass die Funktion print() die Werte versehentlich ändert.

void print( const vektor <int>& messungen){
.   // code
}

…

statische <-> dynamische Variablen

statische Variablen

<type> <name> [<value>]

– Sie haben eine fixe Grösse
– Sie werden über den Namen aufgerufen
– Ihre Gültigkeit hängt von ihrem Definitionsort ab:
.  lokal: nur in Funktion gültig
.  global (extern): im ganzen Programm
– Haben nichts mit dem Keywort static zu tun
– Sie liegen im Datensegment

.   <<Statische Variablen hängen von der
.        (statischen) Programmstruktur ab.>>

dynamische Variablen
– Haben keinen fixen Namen: Es gibt keine Variablenvereinbarung (Definition)
– Können nur über den Return-Pointer der Funktion malloc() bearbeitet werden
– Sie kennen keine Funktions- oder Dateigrenzen, sondern sind überall sichtbar
– Eine dynamische Variable ist durch das Programmende oder durch die Funktion free( Variablen-Pointer) vernichtbar
– Speicherort ist der HEAP

Dynamische Speicherzuweisung C: „Allocation“

Nicht dynamisch
Definiert man eine Variable, Konstante oder ein Array mit fixer Länge char array[5] , so ist die Länge des Speicherplatzes klar und die Speicherzuweisung ist nicht dynamisch.
Nicht dynamische Speicherzuweisungen werden im STACK abgelegt.

Grund für dynamisch
Die Grösse des Arrays ändert sich während der Verarbeitung. Man kann das Array nicht auf eine fixe Grösse initialisieren.
Eine dynmische Speicherzuweisung nennt man Allozierung. Die Daten werden im HEAP abgelegt.

Vorgehen
1. Speicherplatz reservieren
Dies geschieht über die Funktion malloc().  Es ist zwingend, dass man die Anzahl Bytes nennt.  int *buffer1 = malloc(n * sizeof(data));.  N bezeichnet die Anzahl daten, data bezeichnet die Grösse eines Datenpackets.
Die Funktion sizeof( )  gibt immer die Anzahl Bytes der Variable zurück.
2. Auf dynamische Daten zugreiffen
Die Funktion malloc() gibt als Returnwert die Adresse zurück. Auf dynamische Daten kann nur über den Pointer zugegriffen werden. Ein direkter Zugriff über den Variablennamen auf die Daten ist nicht möglich. data1 = buffer1[0];
3. Speicherplatz freigebe
free(buffer1); Wird Speicherplatz nicht mehr freigegeben, so entsteht ein Memory Leak. Ohne free() verkleinert sich die Speicherkapazität des RAMs.