spec/spec.tex

   1 \documentclass[12pt,a4paper,titlepage,oneside]{article}
   2 %\documentclass[12pt,a4paper,titlepage,oneside]{report}
   3
   4 \usepackage{ProtocolHeader}
   5
   6 \begin{document}
   7 \MakeTitleAndTOC
   8
   9 %\chapter %for use with report class
  10 \section
  11 {Einleitung}
  12
  13 Es ist ein einfacher Taschenrechner, der die Grundrechnungsarten Addition, Subtraktion,
  14 Multiplikation und Division beherrscht, auf einem FPGA Board zu realisieren. Dabei soll als Eingabegerät eine PS/2
  15 Tastatur beziehungsweise als Ausgabegerät ein VGA Monitor dienen. Als zusätzliches Feature soll eine
  16 History eingebaut werden, sodass vergangene Berechnungen angezeigt werden
  17 können. Außerdem besteht die Möglichkeit diese History per RS232-Schnittstelle zu
  18 exportieren bzw. importieren.
  19
  20 \section{Requirement Spezifikation}
  21
  22 %TODO: in der Angabe steht nix von einer extrigen Requirement Spezifikation neben der High Level Beschreibung, aber im Template und Auf den Folien ist es als 3. Punkt neben High- und Low Level Spec noch erwähnt.
  23 %
  24 %Die Subsections sind vielleicht ein kleiner Overshoot.
  25
  26
  27 \subsection{Eingabe}
  28
  29 \req{Der Taschenrechner soll eine Eingabe bestehend aus den Ziffern '0'-'9', Leerzeichen ' ', '+', '-', '*' und '/' ausrechnen können}
  30
  31 \req{Der Syntax für so eine Eingabe - eine \textbf{Expression} - sieht folgendermaßen aus:
  32
  33 DIGIT = '0' \textbar '1' \textbar '2' \textbar '3' \textbar '4' \textbar '5' \textbar '6' \textbar '7' \textbar '8' \textbar '9' ;
  34
  35 UNSIGNED = DIGIT \{ DIGIT \} ;
  36
  37 OPERAND = ['-'] UNSIGNED ;
  38
  39 OPERATOR = '+' \textbar '-' \textbar '*' \textbar '/' ;
  40
  41 EXPRESSION = OPERAND \{ OPERATOR OPERAND \} ;
  42 }
  43
  44 \req{Dabei soll Punkt- vor Strichrechnung gelten}
  45
  46 \req{Die Zahlen dürfen im Zahlenbereich eines signed long liegen ($-2^{31}$ bis $2^{31}-1$)}
  47
  48 \req{Die Eingabe darf aus 70 Zeichen bestehen}
  49
  50 \req{Die Eingabe erfolgt über eine PS/2-Tastatur, 'Enter' schließt die Eingabe ab und berechnet das Ergebnis, 'Backspace' löscht das zuletzt eingegebene Zeichen}
  51
  52 \subsection{Ausgabe}
  53
  54 \req{Die Anzeige der Ein- und Ausgaben erfolgt über einen VGA Monitor.}
  55
  56 \req{Es wird pro Zeile eine Eingabe oder Ausgabe angezeigt. Die aktuelle Eingabezeile befindet sich zuoberst, darunter das Ergebnis der vorigen Rechnung, darunter die Eingabe der vorigen Rechnung und so weiter}
  57
  58 \req{Auf die in zuvor angegebene Methode sollen zusätzlich zur aktuellen Eingabezeile die letzten 14 Ein- und Ausgaben dargestellt werden}
  59
  60 \subsection{History}
  61
  62 \req{Die letzten 50 Ein- und Ausgaben korrekter Eingaben werden als History im Speicher gehalten}
  63
  64 \req{Die History soll über RS232, auf Anfrage vom PC, oder bei Betätigen eines Buttons am Development Board, zum PC gesendet werden}
  65
  66
  67 \section{High-Level Design Description}
  68
  69 \begin{figure}[!ht]
  70 \includegraphics[width=\textwidth]{Architektur.png}
  71 \centering
  72 \caption{Die Architektur des Taschenrechners}
  73 \label{fig:arch}
  74 \end{figure}
  75
  76 In Abbildung \ref{fig:arch} ist der Aufbau des Taschenrechners zu sehen. Der Taschenrechner besteht aus folgenden Modulen:
  77
  78 %\subsection{Module}
  79
  80 \begin{itemize}
  81 \item \textbf{VGA} - Zeichenweises Ansprechen des Monitors
  82 \item \textbf{Display} - Liest einzelne Zeichen aus der History aus und leitet diese an das VGA Modul weiter, um sie in der entsprechenden Zeile anzeigen zu lassen
  83 \item \textbf{RS232} - Senden und Empfangen von Nachrichten vom/zum PC über die serielle Schnittstelle % TODO. baudrate? kodierung? (8N1?)
  84 \item \textbf{PC-Kommunikation} - Auf eine vom PC eintreffende Bufferübermittlungsanforderung oder ein Drücken des entsprechenden Board-Buttons, liest es Zeichen für Zeichen aus dem History Modul aus und leitet es an das RS232 Modul weiter
  85 \item \textbf{PS/2} - Empfangen von Keyboard-Eingaben als Scancodes
  86 \item \textbf{Scanner} - Empfängt die Scan-Codes vom PS/2 Modul und leitet nur für die Eingabezeile erlaubte Zeichen dekodiert in das CP850 Format an die History weiter, bei einem empfangenen Enter wird der Beginn der Berechnung an das Parser Modul signalisiert
  87 \item \textbf{Parser} - Wertet die Eingabezeile der History aus und liefert als Antwort entweder
  88 einen Fehler zurück oder gibt die einzelnen Berechnungen von je zwei Zahlen an die ALU weiter, die
  89 vom History Modul ausgelesenen zusammenhängenden Dezimalstellen werden intern umgerechnet, das
  90 Berechnungs-Endergebnis wird jedoch wieder in einzelne Charakter umgerechnet und in der History gespeichert
  91 \item \textbf{ALU} - Führt die tatsächlichen Berechnungen von Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division durch
  92 \item \textbf{History} - Verwaltung des dahinterliegenden Buffers von vergangenen Berechnungen und der aktuellen Eingabezeile, bei Aktualisierung der aktuellen Eingabezeile und bei Empfang eines Ergebnisses vom Parser Modul signalisiert es das an das Display Modul
  93 \end{itemize}
  94
  95
  96 \subsection{Physikalische Interfaces}
  97
  98 %TODO die pins sind wahrscheilich gefragt
  99 %wie ist das mit dem clock? externe ungenaue clock + interne pll oder wie?
 100
 101 Interface zum key pad
 102
 103 Interfaces zu VGA, PS/2, RS232
 104
 105 Reset und Clock!
 106
 107 Active Low oder Active High
 108
 109 das ist mir noch nicht ganz klar was die da wollen. was meinen die z.b. mit ``interfaces
 110 to VGA'' unter ``physical interfaces'' (seite 10 in der exercise.pdf)
 111
 112 ``physikalisch'' im sinne der VHDL entity? oder doch den physischen stecker?
 113 Ersteres wuerde ich unter Logisches Interface verstehen.
 114
 115 \begin{landscape}
 116 \subsection{Logische Interfaces der Module}
 117
 118 \subsubsection{VGA}
 119 \THEAD
 120 vga\_clk & in & 1 & std\_logic & PLL & VGA-Clock \ZE
 121 vga\_res\_n & in & 1 & std\_logic & PLL & VGA-Reset \ZE
 122
 123 vsync\_n & out & 1 & std\_logic & Bildschirm & Vertikale Synchronisation\ZE
 124 hsync\_n & out & 1 & std\_logic & Bildschirm & Horizontale Synchronisation\ZE
 125
 126 r & out & 3 & std\_logic\_vector & Bildschirm & Ausgabe der Farbe Rot \ZE
 127 g & out & 3 & std\_logic\_vector & Bildschirm & Ausgabe der Farbe Gr\"un \ZE
 128 b & out & 2 & std\_logic\_vector & Bildschirm & Ausgabe der Farbe Blau \ZE
 129
 130 command & in & 8 & std\_logic\_vector & Display & Kommando an das VGA Modul \ZE
 131 command\_data & in & 32 & std\_logic\_vector & Display & Daten f\"ur das Kommando \ZE
 132 free & out & 1 & std\_logic & Display & Signalisiert Bereitschaft \ZE
 133 \TEND
 134
 135
 136 \subsubsection{Display}
 137 %Liest einzelne Zeichen aus der History aus und leitet diese an das VGA Modul weiter, um sie in der entsprechenden Zeile anzeigen zu lassen
 138 \THEAD
 139 new\_eingabe & in & 1 & std\_logic & History & Aufforderung der History die aktuelle Eingabe
 140 auszulesen \ZE
 141 new\_result & in & 1 & std\_logic & History & Aufforderung der History das aktuelle Ergebnis
 142 auszulesen \ZE
 143 zeile & out & 5 & std\_logic\_vector & History & Zeilenadressierung ($2 * 15$ Zeilen $=30$) \ZE
 144 spalte & out & 7 & std\_logic\_vector & History & Spaltenadressierung (71 Ziechen inklusive \textbackslash 0) \ZE
 145 get & out & 1 & std\_logic & History & Signalisiert Speicheranforderung \ZE
 146 done & in & 1 & std\_logic & History & Signalisiert dass Daten anliegen \ZE
 147 char & in & 8 & character & History & enth\"alt angeforderne Daten \ZE
 148
 149 command & out & 8 & std\_logic\_vector & VGA & Kommando an das VGA Modul \ZE
 150 command\_data & out & 32 & std\_logic\_vector & VGA & Daten f\"ur das Kommando \ZE
 151 free & in & 1 & std\_logic & VGA & Signalisiert Bereitschaft \ZE
 152 \TEND
 153
 154
 155 \subsubsection{RS232}
 156 %Senden und Empfangen von Nachrichten vom/zum PC über die serielle Schnittstelle
 157 \THEAD
 158 rxd & in & 1 & std\_logic & PC & Sendeleitung der seriellen \"Ubertragung \ZE
 159 txd & out & 1 & std\_logic & PC & Empfangsleitung der seriellen \"Ubertragung \ZE
 160
 161 rx\_data & out & 8 & std\_logic\_vector & PC-Kommunikation & Datenfeld f\"ur das Empfangen \ZE
 162 rx\_new & out & 1 & std\_logic & PC-Kommunikation & Signalisiert ein neu empfangendes Byte \ZE
 163
 164 tx\_data & out & 8 & std\_logic\_vector & PC-Kommunikation & Datenfeld f\"ur das \"Ubertragen \ZE
 165 tx\_new & out & 1 & std\_logic & PC-Kommunikation & Signalisiert dass das anliegende Byte gesendet werden soll \ZE
 166 \TEND
 167
 168
 169 \subsubsection{PC-Kommunikation}
 170 %Auf eine vom PC eintreffende Bufferübermittlungsanforderung oder ein Drücken des entsprechenden Board-Buttons, liest es Zeichen für Zeichen aus dem History Modul aus und leitet es an das RS232 Modul weiter
 171 \THEAD
 172 btn & in & 1 & std\_logic & externer Button & zum Triggern der RS232 Kommunikation \ZE
 173
 174 rx\_data & in & 8 & std\_logic\_vector & RS232 & Datenfeld f\"ur das Empfangen \ZE
 175 rx\_new & in & 1 & std\_logic & RS232 & Signalisiert ein neu empfangendes Byte \ZE
 176 tx\_data & in & 8 & std\_logic\_vector & RS232 & Datenfeld f\"ur das \"Ubertragen \ZE
 177 tx\_new & in & 1 & std\_logic & RS232 & Signalisiert dass das anliegende Byte gesendet werden soll \ZE
 178
 179 zeile & out & 7 & std\_logic\_vector & History & Zeilenadressierung (50 * 2 Zeilen = 100)\ZE
 180 spalte & out & 7 & std\_logic\_vector & History & Spaltenadressierung (71 Zeichen inklusive \textbackslash 0) \ZE
 181 get & out & 1 & std\_logic & History & Signalisiert Speicheranforderung \ZE
 182 done & in & 1 & std\_logic & History & Signalisiert dass Daten anliegen \ZE
 183 char & in & 8 & character & History & enth\"alt angeforderne Daten \ZE
 184 \TEND
 185
 186
 187 \subsubsection{PS/2}
 188 \THEAD
 189 new\_data & out & 1 & std\_logic\_vector & Scanner & Signalisiert neuen Scancode \ZE
 190 data & out & 8 & std\_logic\_vector & Scanner & Scancode laut Codepage 850 \ZE
 191
 192 ps2\_clk & inout & 1 & std\_logic & Tastatur & Clockleitung zum Keyboard \ZE
 193 ps2\_data & inout & 1 & std\_logic & Tastatur & Datenleitung zum Keyboard \ZE
 194 \TEND
 195
 196
 197 \subsubsection{Scanner}
 198 %Empfängt die Scan-Codes vom PS/2 Modul und leitet nur für die Eingabezeile erlaubte Zeichen dekodiert in das CP850 Format an die History weiter, bei einem empfangenen Enter wird der Beginn der Berechnung an das Parser Modul signalisiert
 199 \THEAD
 200 new\_data & in & 1 & std\_logic\_vector & PS/2 & Signalisiert neuen Scancode \ZE
 201 data & in & 8 & std\_logic\_vector & PS/2 & Scancode laut Codepage 850 \ZE
 202
 203 char & out & 8 & character & History & Zeichen das vom History Modul \"ubernommen werden soll \ZE
 204 take & out & 1 & std\_logic & History & Signalisiert Datenfeld char \ZE
 205 done & in & 1 & std\_logic & History & Signalisiert die \"Ubernahme der Daten \ZE
 206 backspace & out & 1 & std\_logic & History & Signalisiert Backspace (letztes Zeichen im Buffer soll gel\"oscht werden) \ZE
 207
 208 do\_it & out & 1 & std\_logic & Parser & Auswertung beginnen (ENTER) \ZE
 209 finished & in & 1 & std\_logic & Parser & Auswertung fertig \ZE
 210 \TEND
 211
 212
 213 \subsubsection{Parser}
 214 %Wertet die Eingabezeile der History aus und liefert als Antwort entweder einen Fehler zurück oder gibt die einzelnen Berechnungen von je zwei Zahlen an die ALU weiter, die vom History Modul ausgelesenen zusammenhängenden Dezimalstellen werden mit dem Bin/Dez-Converter Modul in Binärzahlen umgerechnet, das Berechnungs-Endergebnis wird wieder in mit dem Converter Modul in einzelne Charakter umgerechnet und in der History gespeichert
 215 \THEAD
 216 h\_rw & in & 1 & std\_logic & History & 0 = read (Expression), 1 = write (Ergebnis) \ZE
 217 h\_spalte & in & 7 & std\_logic\_vector & History & Spaltenadressierung (71 Ziechen inklusive \textbackslash 0) \ZE
 218 h\_rget & in & 1 & std\_logic & History & Signalisiert Leseanforderung \ZE
 219 h\_rdone & out & 1 & std\_logic & History & Signalisiert dass Daten anliegen \ZE
 220 h\_read & in & 8 & character & History & enth\"alt angeforderne Daten \ZE
 221
 222 h\_wtake & in & 1 & std\_logic & History & Signalisiert Schreibanforderung \ZE
 223 h\_wdone & out & 1 & std\_logic & History & Signalisiert dass Daten anliegen \ZE
 224 h\_write & out & 8 & character & History & enth\"alt zu schreibende Daten \ZE
 225
 226 h\_finished & in & 1 & std\_logic & History & Auswertung fertig \ZE
 227
 228 opcode & out & 3 & enum OPS & ALU & die auszuf\"uhrende Art der Berechnung \ZE
 229 op1 & out & 32 & SIGNED(32-1 downto 0) & ALU & erste Operand \ZE
 230 op2 & inout & 32 & SIGNED(32-1 downto 0) & ALU & zweite Operand und gleichzeitig der Zieloperand \ZE
 231 do\_calc & out & 1 & std\_logic & ALU & Signalisert Berechnungstart \ZE
 232 calc\_done & in & 1 & std\_logic & ALU & Berechnung fertig \ZE
 233
 234 do\_it & in & 1 & std\_logic & Scanner & Auswertung beginnen (ENTER) \ZE
 235 finished & out & 1 & std\_logic & Scanner & Auswertung fertig \ZE
 236 \TEND
 237
 238
 239 \subsubsection{ALU}
 240 %Führt die tatsächlichen Berechnungen von Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division durch
 241 \THEAD
 242 opcode & in & 3 & enum OPS & Parser & die auszuf\"uhrende Art der Berechnung \ZE
 243 op1 & in & 32 & SIGNED(32-1 downto 0) & Parser & erste Operand \ZE
 244 op2 & inout & 32 & SIGNED(32-1 downto 0) & Parser & zweite Operand und gleichzeitig der Zieloperand \ZE
 245 do\_calc & in & 1 & std\_logic & Parser & Signalisert Berechnungstart \ZE
 246 calc\_done & out & 1 & std\_logic & Parser & Berechnung fertig \ZE
 247 \TEND
 248
 249
 250 \subsubsection{History}
 251 %Verwaltung des dahinterliegenden Buffers von vergangenen Berechnungen und der aktuellen
 252 %Eingabezeile, bei Aktualisierung der aktuellen Eingabezeile und bei Empfang eines Ergebnisses vom
 253 %Parser Modul signalisiert es das an das Display Modul
 254 \THEAD
 255 pc\_zeile & in & 7 & std\_logic\_vector & PC-Kommunikation & Zeilenadressierung (50 * 2 Zeilen = 100)\ZE
 256 pc\_spalte & in & 7 & std\_logic\_vector & PC-Kommunikation & Spaltenadressierung (71 Zeichen inklusive \textbackslash 0) \ZE
 257 pc\_get & in & 1 & std\_logic & PC-Kommunikation & Signalisiert Speicheranforderung \ZE
 258 pc\_done & out & 1 & std\_logic & PC-Kommunikation & Signalisiert dass Daten anliegen \ZE
 259 pc\_char & out & 8 & character & PC-Kommunikation & enth\"alt angeforderne Daten \ZE
 260
 261 s\_char & in & 8 & character & Scanner & Zeichen das vom Scanner Modul \"ubernommen werden soll \ZE
 262 s\_take & in & 1 & std\_logic & Scanner & Signalisiert Datenfeld char \ZE
 263 s\_done & out & 1 & std\_logic & Scanner & Signalisiert die \"Ubernahme der Daten \ZE
 264 s\_backspace & in & 1 & std\_logic & Scanner & Signalisiert Backspace (letztes Zeichen im Buffer soll gel\"oscht werden) \ZE
 265
 266 d\_new\_eingabe & out & 1 & std\_logic & Display & Fordert Display auf die Eingabe auszulesen \ZE
 267 d\_new\_result & out & 1 & std\_logic & Display & Fordert Display auf das Ergebnis auszulesen \ZE
 268 d\_zeile & in & 5 & std\_logic\_vector & Display & Zeilenadressierung ($2 * 15$ Zeilen $=30$) \ZE
 269 d\_spalte & in & 7 & std\_logic\_vector & Display & Spaltenadressierung (71 Ziechen inklusive \textbackslash 0) \ZE
 270 d\_get & in & 1 & std\_logic & Display & Signalisiert Speicheranforderung \ZE
 271 d\_done & out & 1 & std\_logic & Display & Signalisiert dass Daten anliegen \ZE
 272 d\_char & out & 8 & character & Display & enth\"alt angeforderne Daten \ZE
 273
 274 p\_rw & in & 1 & std\_logic & Parser & 0 = read (Expression), 1 = write (Ergebnis) \ZE
 275 p\_spalte & in & 7 & std\_logic\_vector & Parser & Spaltenadressierung (71 Ziechen inklusive \textbackslash 0) \ZE
 276 p\_rget & in & 1 & std\_logic & Parser & Signalisiert Leseanforderung \ZE
 277 p\_rdone & out & 1 & std\_logic & Parser & Signalisiert dass Daten anliegen \ZE
 278 p\_read & in & 8 & character & Parser & enth\"alt angeforderne Daten \ZE
 279
 280 p\_wtake & in & 1 & std\_logic & Parser & Signalisiert Schreibanforderung \ZE
 281 p\_wdone & out & 1 & std\_logic & Parser & Signalisiert dass Daten anliegen \ZE
 282 p\_write & out & 8 & character & Parser & enth\"alt zu schreibende Daten \ZE
 283
 284 p\_finished & in & 1 & std\_logic & Parser & Auswertung fertig \ZE
 285 \TEND
 286 \end{landscape}
 287
 288
 289 \subsection{Verhalten der Interfaces}
 290
 291 welche tasten als input erlauben (haben numblock und normale ziffern unterschiedliche scancodes?)?
 292
 293 wie werden ueberlaeufe behandelt?
 294
 295 fehlerhafte eingaben?
 296
 297 wie schaut die ausgabe aus?
 298
 299 was ausgaben bei fehler?
 300
 301 wie kann download oder upload einer history gestartet werden?
 302
 303 wie kann auf die history zugegriffen werden?
 304
 305 soll in der eingabe auch mit pfeiltasten (links,rechts) gescrolled werden koennen?
 306
 307
 308 \subsection{Testfälle}
 309
 310 alle requirements muessen von testfaellen abgedeckt werden!
 311
 312 %29 zeilen am bildschirm
 313
 314
 315 \section{Detailed Design Description}
 316
 317 \subsection{VGA}
 318 siehe \textit{hwmod\_ipcores.pdf}
 319
 320 \subsection{Display}
 321 \begin{figure}[!ht]
 322 \includegraphics[width=0.9\textwidth]{sm/display.pdf}
 323 \centering
 324 \caption{Statemachine zum Anzeigen der Daten}
 325 \label{fig:display}
 326 \end{figure}
 327
 328 \subsection{RS232}
 329 %test, TODO
 330 \begin{figure}[!ht]
 331 \includegraphics[width=0.9\textwidth]{sm/rs232-rs.pdf}
 332 \centering
 333 \caption{Statemachine zum Empfangen auf der RS232 Schnittstelle (8N1)}
 334 \label{fig:rs232-rs}
 335 \end{figure}
 336
 337
 338 \subsection{PC-Kommunikation}
 339 \begin{figure}[!ht]
 340 \includegraphics[width=0.7\textwidth]{sm/pckomm.pdf}
 341 \centering
 342 \caption{Statemachine f\"ur das Modul PC-Kommunikation}
 343 \label{fig:pckomm}
 344 \end{figure}
 345
 346 \begin{itemize}
 347 \item \textbf{idle}: die internen Variablen \emph{z} und \emph{s} werden zur\"uck gesetzt. \emph{z}
 348 wird als Zeilencounter verwendet und \emph{s} als Spaltencounter, da der interne Speicher nach und
 349 nach vollst\"andig auf der seriellen Schnittstelle ausgegeben werden soll.
 350 \item \textbf{nzeile}: Dieser Zustand wird erreicht wenn die Ausgabe auf die RS232 Schnittstelle
 351 entweder durch den Button oder durch ein empfangen von einem Byte getriggert wird.
 352 \item \textbf{rwbyte}: Es wird das Byte an der Stelle \emph{z}/\emph{s} ausgelesen und danach an das
 353 RS232 Modul weitergegeben und zum PC \"ubertragen. Ist die \"Ubertragung abgeschlossen, wird der
 354 Spaltencounter erh\"oht.
 355 \end{itemize}
 356
 357
 358 \subsection{PS/2}
 359 siehe \textit{hwmod\_ipcores.pdf}
 360
 361 \subsection{Scanner}
 362 \begin{figure}[!ht]
 363 \includegraphics[width=0.9\textwidth]{sm/scanner.pdf}
 364 \centering
 365 \caption{Statemachine zum Scannen des Inputs der PS/2 Schnittstelle}
 366 \label{fig:scanner}
 367 \end{figure}
 368
 369 \begin{itemize}
 370 \item \textbf{idle}: Setz alle Steuersignale \emph{backspace}, \emph{take} und \emph{do\_it} low.
 371 \item \textbf{read}: Bei steigender Flanke auf \emph{new\_data} wird das anliegende Byte des
 372 PS/2-Modules \"ubernommen. Je nach Wert wird in den n\"achsten Zustand gewechselt.
 373 \item \textbf{enter}: Wurde die Entertaste gedr\"uckt wird der Parser getriggert (\emph{do\_it} ist
 374 einen Takt lang high). Der Scanner befindet sich so lange in diesem Zustand bis der Parser das
 375 Ergebnis berechnet hat.
 376 \item \textbf{l\"oschen}: Teilt dem History Modul mit das letzte Zeichen im Buffer zu l\"oschen
 377 (\emph{backspace} ist einen Takt lang high).
 378 \item \textbf{\"ubernehmen}: Wenn ein g\"ultiges Zeichen laut Requirements eingegeben wurde, wird
 379 jenes Zeichen an \emph{char} angelegt und \emph{take} wird einen Takt lang high gesetzt. Das History
 380 Modul wird dadurch getriggert das anliegende Zeichen in den Buffer zu \"ubernehmen.
 381 \end{itemize}
 382
 383
 384 \subsection{Parser}
 385 \begin{figure}[!ht]
 386 \includegraphics[width=0.9\textwidth]{sm/parser.pdf}
 387 \centering
 388 \caption{Statemachine zum Parsen der aktuellen Expression}
 389 \label{fig:parser}
 390 \end{figure}
 391
 392 \begin{lstlisting}
 393 procedure exec() {
 394         z := z*s;
 395         switch(opp) {
 396                 case NOP:
 397                         if(aktop != '\0')
 398                                 c1();
 399                         break;
 400                 case '-':
 401                         z := z * (-1);
 402                 case '+':
 403                         c1();
 404                         break;
 405
 406                 case '/':
 407                 case '*':
 408                   if(aktop in ['+','-','\0']) {
 409                           alu(opp, z, punkt);
 410                           do_calc = 1;
 411                           while(calc_done == 0);
 412
 413                           alu(ADD, punkt, strich);
 414                           punkt = 1;
 415                   }
 416                   else if (aktop in ['*','/']) {
 417                           alu(opp, z, punkt);
 418                   }
 419                   break;
 420         }
 421         do_calc = 1;
 422         opp = aktop;
 423 }
 424
 425 procedure c1() {
 426         if(aktop in ['+','-','\0']) {
 427                 alu(ADD, z, strich);
 428         }
 429         else if (aktop in ['*','/']) {
 430                 alu(MUL, z, punkt);
 431         }
 432 }
 433 \end{lstlisting}
 434
 435 \begin{itemize}
 436 \item \textbf{idle}: Das Modul ist unt\"atig und wartet auf eine steigende Flanke von \emph{do\_it}.
 437
 438 \item \textbf{read char}: Lokale Variablen werden zur\"uckgesetzt und das n\"achste Zeichen wird vom
 439 History Modul angefordert.
 440
 441 \item \textbf{sign}: Ggf. wird das Vorzeichen auf '-' gesetzt.
 442
 443 \item \textbf{int}: Zeichen f\"ur Zeichen wird eingelesen und die Zahl wird daraus berechnet.
 444
 445 \item \textbf{calc}: Punkt- und Strichrechnungen m\"ussen getrennt behandelt werden, daher ergibt
 446 sich dieses Konstrukt im Codebeispiel.
 447
 448 \item \textbf{null}: Sonderbehandlung ist n\"otig wenn die Expression mit '\textbackslash 0'
 449 abgeschlossen wird.
 450
 451 \item \textbf{done}: In diesem Zustand wird das Ergebnis das sich je nach \emph{opp} in
 452 \emph{strich} oder \emph{punkt}  befindet als String in den Ergebnisbuffer des History Modules
 453 geschrieben und danach wird \emph{finished} f\"ur einen Zyklus auf high gesetzt.
 454
 455 \item \textbf{error}: Zwecks \"Ubersichtlichkeit wurden die Transitionen zu diesem Zustand
 456 vernachl\"assigt. Dieser Zustand wird erreicht sobald ein Grammatikfehler oder ein Fehler der ALU
 457 auftritt. Es wird der String ``Error'' in den Ergebnisbuffer geschrieben und
 458 \emph{finished} wird f\"ur einen Zyklus auf high gesetzt.
 459 \end{itemize}
 460
 461
 462 \subsection{ALU}
 463 \begin{figure}[!ht]
 464 \includegraphics[width=0.9\textwidth]{sm/alu.pdf}
 465 \centering
 466 \caption{Statemachine der ALU}
 467 \label{fig:alu}
 468 \end{figure}
 469 %TODO: eventuell zweierkomplement statt SUB?
 470 Folgende Opcodes werden von uns als enum definiert:
 471 \begin{quote}
 472 NOP, SUB, ADD, MUL, DIV, DONE
 473 \end{quote}
 474 wobei NOP und DONE von der ALU nicht bearbeitet werden sollen.
 475
 476 In jedem State wird die entsprechende Berechnungsart durchgef\"uhrt und danach der Abschluss der
 477 Berechnung mit \emph{calc\_done} signalisiert. Wichtig zu beachten ist dabei, dass sich die
 478 Rechenoperationen in der Ausf\"uhrungszeit unterscheiden k\"onnen.
 479
 480
 481 \subsection{History}
 482 Dieses Modul stellt die zentrale Speicherstelle f\"ur die verschiedenen Module da.
 483 Die Idee ist dabei, dass intern ein RAM-Block mit mindestens der Gr\"o\ss{}e
 484 $(50\cdot2)*(71) = 710$ Bytes verwaltet wird.
 485
 486 Das History Modul kann \"uber die angelegten Leitungen \emph{s\_take}, \emph{p\_rget},
 487 \emph{p\_wdo}, \emph{pc\_get} bzw. \emph{d\_get} feststellen welches Modul\footnote{die
 488 betreffendenen Module sind: Scanner, Parser, PC-Kommunikation und Display} eine Speicheranfrage
 489 ausf\"uhrt.
 490 Der Zugriff der externen Module erfolgt priorisiert:
 491 \begin{quote}
 492 Scanner > Parser > PC-Kommunikation > Display
 493 \end{quote}
 494
 495 Weiters ist zu beachten, dass das History Modul f\"ur den Scanner und Parser intern einen Index
 496 mitspeichern muss, der die Adresse der aktuellen Eingabe mitf\"uhrt. Mit Hilfe dieses Indexes plus
 497 der Spaltenadressierung der Module kann die tats\"achliche Adresse f\"ur des internen RAM-Blockes
 498 ermittelt werden.
 499
 500 Ist das History Modul mit der Speicheranfrage fertig, wird das andere Modul \"uber die entsprechende
 501 \emph{done}-Leitung benachrichtigt.
 502
 503
 504 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 505 %LISTINGS
 506 %\newpage
 507 %\appendix
 508 %\section{Listings}
 509 %howto include src files
 510 %\subsection{einfache Variante -- generierter Sourcecode}
 511 %\label{att:einfachsrc}
 512 %\lstinputlisting{../einfach/einfach.src}
 513 %\lstinputlisting[firstnumber=24, firstline=24, lastline=34]{bla.src} %firstnumber shouldn't be necessary, but there is probably a bug
 514
 515 \end{document}
 516