1 \documentclass[12pt,a4paper,titlepage,oneside]{article}
2 %\documentclass[12pt,a4paper,titlepage,oneside]{report}
4 \usepackage{ProtocolHeader}
9 %\chapter %for use with report class
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.
20 \section{Requirement Spezifikation}
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.
24 %Die Subsections sind vielleicht ein kleiner Overshoot.
29 \req{Der Taschenrechner soll eine Eingabe bestehend aus den Ziffern '0'-'9', Leerzeichen ' ', '+', '-', '*' und '/' ausrechnen können}
31 \req{Der Syntax für so eine Eingabe - eine \textbf{Expression} - sieht folgendermaßen aus:
33 DIGIT = '0' \textbar '1' \textbar '2' \textbar '3' \textbar '4' \textbar '5' \textbar '6' \textbar '7' \textbar '8' \textbar '9' ;
35 UNSIGNED = DIGIT \{ DIGIT \} ;
37 OPERAND = ['-'] UNSIGNED ;
39 OPERATOR = '+' \textbar '-' \textbar '*' \textbar '/' ;
41 EXPRESSION = OPERAND \{ OPERATOR OPERAND \} ;
44 \req{Dabei soll Punkt- vor Strichrechnung gelten}
46 \req{Die Zahlen dürfen im Zahlenbereich eines signed long liegen ($-2^{31}$ bis $2^{31}-1$)}
48 \req{Die Eingabe darf aus 70 Zeichen bestehen}
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}
54 \req{Die Anzeige der Ein- und Ausgaben erfolgt über einen VGA Monitor.}
56 \req{Es wird pro Zeile eine Eingabe oder Ausgabe angezeigt. Die aktuelle Eingabezeile wandert nach
57 unten, dar\"uber befindet sich das Ergebnis der vorigen Rechnung, dar\"uber die Eingabe der
58 vorigen Rechnung usw.}
60 \req{Auf die in zuvor angegebene Methode sollen zusätzlich zur aktuellen Eingabezeile die letzten 14 Ein- und Ausgaben dargestellt werden}
64 \req{Die letzten 50 Ein- und Ausgaben korrekter Eingaben werden als History im Speicher gehalten}
66 \req{Die History soll über RS232, auf Anfrage vom PC, oder bei Betätigen eines Buttons am Development Board, zum PC gesendet werden}
69 \section{High-Level Design Description}
72 \includegraphics[width=\textwidth]{Architektur.png}
74 \caption{Die Architektur des Taschenrechners}
78 In Abbildung \ref{fig:arch} ist der Aufbau des Taschenrechners zu sehen. Der Taschenrechner besteht aus folgenden Modulen:
83 \item \textbf{VGA} - Zeichenweises Ansprechen des Monitors
84 \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
85 \item \textbf{RS232} - Senden und Empfangen von Nachrichten vom/zum PC über die serielle Schnittstelle % TODO. baudrate? kodierung? (8N1?)
86 \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
87 \item \textbf{PS/2} - Empfangen von Keyboard-Eingaben als Scancodes
88 \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
89 \item \textbf{Parser} - Wertet die Eingabezeile der History aus und liefert als Antwort entweder
90 einen Fehler zurück oder gibt die einzelnen Berechnungen von je zwei Zahlen an die ALU weiter, die
91 vom History Modul ausgelesenen zusammenhängenden Dezimalstellen werden intern umgerechnet, das
92 Berechnungs-Endergebnis wird jedoch wieder in einzelne Charakter umgerechnet und in der History gespeichert
93 \item \textbf{ALU} - Führt die tatsächlichen Berechnungen von Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division durch
94 \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
99 \subsection{Logische und physikalische Interfaces der Module}
103 vga\_clk & in & 1 & std\_logic & PLL & VGA-Clock \ZE
104 vga\_res\_n & in & 1 & std\_logic & PLL & VGA-Reset \ZE
106 vsync\_n & out & 1 & std\_logic & Bildschirm & Vertikale Synchronisation\ZE
107 hsync\_n & out & 1 & std\_logic & Bildschirm & Horizontale Synchronisation\ZE
109 r & out & 3 & std\_logic\_vector & Bildschirm & Ausgabe der Farbe Rot \ZE
110 g & out & 3 & std\_logic\_vector & Bildschirm & Ausgabe der Farbe Gr\"un \ZE
111 b & out & 2 & std\_logic\_vector & Bildschirm & Ausgabe der Farbe Blau \ZE
113 command & in & 8 & std\_logic\_vector & Display & Kommando an das VGA Modul \ZE
114 command\_data & in & 32 & std\_logic\_vector & Display & Daten f\"ur das Kommando \ZE
115 free & out & 1 & std\_logic & Display & Signalisiert Bereitschaft \ZE
119 \subsubsection{Display}
120 %Liest einzelne Zeichen aus der History aus und leitet diese an das VGA Modul weiter, um sie in der entsprechenden Zeile anzeigen zu lassen
122 new\_eingabe & in & 1 & std\_logic & History & Aufforderung der History die aktuelle Eingabe
124 new\_result & in & 1 & std\_logic & History & Aufforderung der History das aktuelle Ergebnis
126 zeile & out & 5 & std\_logic\_vector & History & Zeilenadressierung ($2 * 15$ Zeilen $=30$) \ZE
127 spalte & out & 7 & std\_logic\_vector & History & Spaltenadressierung (71 Zeichen inklusive \textbackslash 0) \ZE
128 get & out & 1 & std\_logic & History & Signalisiert Speicheranforderung \ZE
129 done & in & 1 & std\_logic & History & Signalisiert dass Daten anliegen \ZE
130 char & in & 8 & character & History & enth\"alt angeforderne Daten \ZE
132 command & out & 8 & std\_logic\_vector & VGA & Kommando an das VGA Modul \ZE
133 command\_data & out & 32 & std\_logic\_vector & VGA & Daten f\"ur das Kommando \ZE
134 free & in & 1 & std\_logic & VGA & Signalisiert Bereitschaft \ZE
138 \subsubsection{RS232}
139 %Senden und Empfangen von Nachrichten vom/zum PC über die serielle Schnittstelle
141 rxd & in & 1 & std\_logic & PC & Sendeleitung der seriellen \"Ubertragung \ZE
142 txd & out & 1 & std\_logic & PC & Empfangsleitung der seriellen \"Ubertragung \ZE
144 rx\_data & out & 8 & std\_logic\_vector & PC-Kommunikation & Datenfeld f\"ur das Empfangen \ZE
145 rx\_new & out & 1 & std\_logic & PC-Kommunikation & Signalisiert ein neu empfangendes Byte \ZE
147 tx\_data & out & 8 & std\_logic\_vector & PC-Kommunikation & Datenfeld f\"ur das \"Ubertragen \ZE
148 tx\_new & out & 1 & std\_logic & PC-Kommunikation & Signalisiert dass das anliegende Byte gesendet werden soll \ZE
152 \subsubsection{PC-Kommunikation}
153 %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
155 btn\emph{A} & in & 1 & std\_logic & externer Button & zum Triggern der RS232 Kommunikation \ZE
157 rx\_data & in & 8 & std\_logic\_vector & RS232 & Datenfeld f\"ur das Empfangen \ZE
158 rx\_new & in & 1 & std\_logic & RS232 & Signalisiert ein neu empfangendes Byte \ZE
159 tx\_data & in & 8 & std\_logic\_vector & RS232 & Datenfeld f\"ur das \"Ubertragen \ZE
160 tx\_new & in & 1 & std\_logic & RS232 & Signalisiert dass das anliegende Byte gesendet werden soll \ZE
162 zeile & out & 7 & std\_logic\_vector & History & Zeilenadressierung (50 * 2 Zeilen = 100)\ZE
163 spalte & out & 7 & std\_logic\_vector & History & Spaltenadressierung (71 Zeichen inklusive \textbackslash 0) \ZE
164 get & out & 1 & std\_logic & History & Signalisiert Speicheranforderung \ZE
165 done & in & 1 & std\_logic & History & Signalisiert dass Daten anliegen \ZE
166 char & in & 8 & character & History & enth\"alt angeforderne Daten \ZE
172 new\_data & out & 1 & std\_logic\_vector & Scanner & Signalisiert neuen Scancode \ZE
173 data & out & 8 & std\_logic\_vector & Scanner & Scancode laut Codepage 850 \ZE
175 ps2\_clk & inout & 1 & std\_logic & Tastatur & Clockleitung zum Keyboard \ZE
176 ps2\_data & inout & 1 & std\_logic & Tastatur & Datenleitung zum Keyboard \ZE
180 \subsubsection{Scanner}
181 %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
183 new\_data & in & 1 & std\_logic\_vector & PS/2 & Signalisiert neuen Scancode \ZE
184 data & in & 8 & std\_logic\_vector & PS/2 & Scancode laut Codepage 850 \ZE
186 char & out & 8 & character & History & Zeichen das vom History Modul \"ubernommen werden soll \ZE
187 take & out & 1 & std\_logic & History & Signalisiert Datenfeld char \ZE
188 done & in & 1 & std\_logic & History & Signalisiert die \"Ubernahme der Daten \ZE
189 backspace & out & 1 & std\_logic & History & Signalisiert Backspace (letztes Zeichen im Buffer soll gel\"oscht werden) \ZE
191 do\_it & out & 1 & std\_logic & Parser & Auswertung beginnen (ENTER) \ZE
192 finished & in & 1 & std\_logic & Parser & Auswertung fertig \ZE
196 \subsubsection{Parser}
197 %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
199 h\_rw & in & 1 & std\_logic & History & 0 = read (Expression), 1 = write (Ergebnis) \ZE
200 h\_spalte & in & 7 & std\_logic\_vector & History & Spaltenadressierung (71 Zeichen inklusive \textbackslash 0) \ZE
201 h\_rget & in & 1 & std\_logic & History & Signalisiert Leseanforderung \ZE
202 h\_rdone & out & 1 & std\_logic & History & Signalisiert dass Daten anliegen \ZE
203 h\_read & in & 8 & character & History & enth\"alt angeforderne Daten \ZE
205 h\_wtake & in & 1 & std\_logic & History & Signalisiert Schreibanforderung \ZE
206 h\_wdone & out & 1 & std\_logic & History & Signalisiert dass Daten anliegen \ZE
207 h\_write & out & 8 & character & History & enth\"alt zu schreibende Daten \ZE
209 h\_finished & in & 1 & std\_logic & History & Auswertung fertig \ZE
211 opcode & out & 3 & enum OPS & ALU & die auszuf\"uhrende Art der Berechnung \ZE
212 op1 & out & 32 & SIGNED(32-1 downto 0) & ALU & erste Operand \ZE
213 op2 & inout & 32 & SIGNED(32-1 downto 0) & ALU & zweite Operand und gleichzeitig der Zieloperand \ZE
214 do\_calc & out & 1 & std\_logic & ALU & Signalisert Berechnungstart \ZE
215 calc\_done & in & 1 & std\_logic & ALU & Berechnung fertig \ZE
217 do\_it & in & 1 & std\_logic & Scanner & Auswertung beginnen (ENTER) \ZE
218 finished & out & 1 & std\_logic & Scanner & Auswertung fertig \ZE
223 %Führt die tatsächlichen Berechnungen von Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division durch
225 opcode & in & 3 & enum OPS & Parser & die auszuf\"uhrende Art der Berechnung \ZE
226 op1 & in & 32 & SIGNED(32-1 downto 0) & Parser & erste Operand \ZE
227 op2 & inout & 32 & SIGNED(32-1 downto 0) & Parser & zweite Operand und gleichzeitig der Zieloperand \ZE
228 do\_calc & in & 1 & std\_logic & Parser & Signalisert Berechnungstart \ZE
229 calc\_done & out & 1 & std\_logic & Parser & Berechnung fertig \ZE
233 \subsubsection{History}
234 %Verwaltung des dahinterliegenden Buffers von vergangenen Berechnungen und der aktuellen
235 %Eingabezeile, bei Aktualisierung der aktuellen Eingabezeile und bei Empfang eines Ergebnisses vom
236 %Parser Modul signalisiert es das an das Display Modul
238 pc\_zeile & in & 7 & std\_logic\_vector & PC-Kommunikation & Zeilenadressierung (50 * 2 Zeilen = 100)\ZE
239 pc\_spalte & in & 7 & std\_logic\_vector & PC-Kommunikation & Spaltenadressierung (71 Zeichen inklusive \textbackslash 0) \ZE
240 pc\_get & in & 1 & std\_logic & PC-Kommunikation & Signalisiert Speicheranforderung \ZE
241 pc\_done & out & 1 & std\_logic & PC-Kommunikation & Signalisiert dass Daten anliegen \ZE
242 pc\_char & out & 8 & character & PC-Kommunikation & enth\"alt angeforderne Daten \ZE
244 s\_char & in & 8 & character & Scanner & Zeichen das vom Scanner Modul \"ubernommen werden soll \ZE
245 s\_take & in & 1 & std\_logic & Scanner & Signalisiert Datenfeld char \ZE
246 s\_done & out & 1 & std\_logic & Scanner & Signalisiert die \"Ubernahme der Daten \ZE
247 s\_backspace & in & 1 & std\_logic & Scanner & Signalisiert Backspace (letztes Zeichen im Buffer soll gel\"oscht werden) \ZE
249 d\_new\_eingabe & out & 1 & std\_logic & Display & Fordert Display auf die Eingabe auszulesen \ZE
250 d\_new\_result & out & 1 & std\_logic & Display & Fordert Display auf das Ergebnis auszulesen \ZE
251 d\_zeile & in & 5 & std\_logic\_vector & Display & Zeilenadressierung ($2 * 15$ Zeilen $=30$) \ZE
252 d\_spalte & in & 7 & std\_logic\_vector & Display & Spaltenadressierung (71 Zeichen inklusive \textbackslash 0) \ZE
253 d\_get & in & 1 & std\_logic & Display & Signalisiert Speicheranforderung \ZE
254 d\_done & out & 1 & std\_logic & Display & Signalisiert dass Daten anliegen \ZE
255 d\_char & out & 8 & character & Display & enth\"alt angeforderne Daten \ZE
257 p\_rw & in & 1 & std\_logic & Parser & 0 = read (Expression), 1 = write (Ergebnis) \ZE
258 p\_spalte & in & 7 & std\_logic\_vector & Parser & Spaltenadressierung (71 Zeichen inklusive \textbackslash 0) \ZE
259 p\_rget & in & 1 & std\_logic & Parser & Signalisiert Leseanforderung \ZE
260 p\_rdone & out & 1 & std\_logic & Parser & Signalisiert dass Daten anliegen \ZE
261 p\_read & in & 8 & character & Parser & enth\"alt angeforderne Daten \ZE
263 p\_wtake & in & 1 & std\_logic & Parser & Signalisiert Schreibanforderung \ZE
264 p\_wdone & out & 1 & std\_logic & Parser & Signalisiert dass Daten anliegen \ZE
265 p\_write & out & 8 & character & Parser & enth\"alt zu schreibende Daten \ZE
267 p\_finished & in & 1 & std\_logic & Parser & Auswertung fertig \ZE
272 \subsection{Verhalten der Interfaces}
273 \paragraph{Erlaubte Keyboard-Eingaben}
275 Als erlaubte Eingabetasten werden die Ziffern \emph{`0'} bis \emph{`9'} am Numpad, die Zeichen
276 \emph{`/'}, \emph{`*'}, \emph{`-'} und \emph{`+'} am Numpad, die beiden Enter-Tasten und die Backspace-Taste akzeptiert. Dabei wird auf jede gedrückte Taste nur einmal reagiert. Alle anderen Tasten auf der Tastatur werden ignoriert.
277 %warum nur numpad? weil / und * dann über eine shift-kombination erreicht werden müssen und die scancode-behandlung würd ich mir nicht antun wollen
278 %ob numlock gedrückt ist oder nicht sollt egal sein - ändert die scancodes nicht AFAIK
279 %wird auf eine taste wirklich nur einmal reagiert wenn man z.B. die 0 hält und CTRL drückt und wieder los lässt?
281 Während eine Berechnung durchgeführt wird, sind die Tastatureingaben wirkungslos.
283 %wie wärs mit einem easter egg...
285 \paragraph{Overflows}
286 Tritt ein Overflow während der Berechnung auf -- entweder in einem Zwischenergebnis, oder im
287 Endergebnis -- dann wird der Fehlerstring ``ERROR'' in der Ergebniszeile ausgegeben.
288 %TODO aufwendigere fehlermeldung? zb "ERROR: OVERFLOW"
290 \paragraph{Fehlerhafte Eingaben}
291 Entspricht eine zu berechnende Eingabezeile nicht dem Format der Regular Expression aus Requirement
292 Req.2, so wird der Fehlerstring ``ERROR'' in der Ergebniszeile ausgegeben.
293 %TODO aufwendigere fehlermeldung? zb "ERROR: FEHLERHAFTE EINGABE"
295 Liegt der Wert eines Zahlen-Literals außerhalb dem Wertebereich eines Signed Long, dann wird der
296 Fehlerstring ``ERROR'' am Bildschirm ausgegeben.
297 %TODO aufwendigere fehlermeldung? zb "ERROR: ZAHL ZU GROSS"
299 \paragraph{Bildschirm-Layout}
300 Die erste Berechnung nach dem Reset f\"angt links oben an. Die Eingabezeile wandert nach der Eingabe
301 von Berechnungen ``runter'', d.h. \"uber der aktuellen Eingabezeile befinden sich die Ein- bzw.
302 Ausgaben der vergangenen Berechnungen.
303 Wird das Ende des Bildschirms erreicht, so wird automatisch weitergescrollt (entsprechend
304 verschwinden dann vergangene Berechnungen inkl. Ergebnisse vom Bildschirm).
305 %TODO vielleicht in entsprechend ähnlichem requirement etwas abstrakter werden wie in der angabe
307 Die Eingabezeile wird ebenso dargestellt wie die Eingabe erfolgt ist (Leerzeichen werden dargestellt), von der ersten Textspalte bis zur 70.
308 %TODO vielleicht vor jede zeile präfix "IN3: " / "OUT3: "?
310 Alle Textausgaben sind in weißer Schrift dargestellt.
312 \paragraph{Fehlermeldungen}
313 Fehlermeldungen werden als Strings wie ein korrektes Ergebnis in die entsprechende Ausgabezeile geschrieben.
315 Fehlerhafte Eingaben und Fehlermeldungen werden ebenso am Bildschirm dargestellt wie korrekte. Bei Abfrage der History über RS232 werden daher auch fehlerhafte Ein- und Ausgaben dazugezählt.
318 Bei Drücken des Buttons \emph{A} wird eine einmalige Übertragung des History-Inhalts über
319 die RS232-Schnittstelle veranlasst.
320 Der Taster wird sowohl beim Drücken, als auch beim Loslassen entprellt mit einer Entprellzeit von 100ms.
323 Die Kommunikation über RS232 erfolgt über 8N1-Codierung ohne Handshake.
325 Bei Senden des Zeichens \emph{` \textbackslash n'} vom PC an den FPGA über die RS232 Schnittstelle wird
326 eine einmalige Übertragung des History-Inhalts über die RS232-Schnittstelle veranlasst, ebenso wie
327 beim Drücken des Buttons \emph{A}.
328 %oder doch ein anderes zeichen?
330 Der History Inhalt wird im ASCII Format über die RS232 Schnittstelle an den PC gesendet. Dabei wird
331 mit der 1. Eingabe begonnen, dann die 1. Ausgabe, die 2. Eingabe usw. Die aktuelle Eingabezeile
332 wird NICHT mit übertragen. Die Ein- und Ausgabezeilen werden nur bis zum letzten erlaubten
333 Eingabe- bzw. Ausgabezeichen gesendet. Nach jeder Zeile folgt ein \emph{` \textbackslash n'} Zeichen.
334 %TODO das format hat irgendwie anders geheißen bild ich mir ein
335 %oder doch immer die volle zeilenlänge von 70 zeichen senden weil einfacher?
338 \subsection{Testfälle}
340 alle requirements muessen von testfaellen abgedeckt werden!
342 %29 zeilen am bildschirm
345 \section{Detailed Design Description}
348 siehe \textit{hwmod\_ipcores.pdf}
352 \includegraphics[width=0.9\textwidth]{sm/display.pdf}
354 \caption{Statemachine zum Anzeigen der Daten}
361 \includegraphics[width=0.9\textwidth]{sm/rs232-rs.pdf}
363 \caption{Statemachine zum Empfangen auf der RS232 Schnittstelle (8N1)}
368 \subsection{PC-Kommunikation}
370 \includegraphics[width=0.7\textwidth]{sm/pckomm.pdf}
372 \caption{Statemachine f\"ur das Modul PC-Kommunikation}
377 \item \textbf{idle}: die internen Variablen \emph{z} und \emph{s} werden zur\"uck gesetzt. \emph{z}
378 wird als Zeilencounter verwendet und \emph{s} als Spaltencounter, da der interne Speicher nach und
379 nach vollst\"andig auf der seriellen Schnittstelle ausgegeben werden soll.
380 \item \textbf{nzeile}: Dieser Zustand wird erreicht wenn die Ausgabe auf die RS232 Schnittstelle
381 entweder durch den Button oder durch ein empfangen von einem Byte getriggert wird.
382 \item \textbf{rwbyte}: Es wird das Byte an der Stelle \emph{z}/\emph{s} ausgelesen und danach an das
383 RS232 Modul weitergegeben und zum PC \"ubertragen. Ist die \"Ubertragung abgeschlossen, wird der
384 Spaltencounter erh\"oht.
389 siehe \textit{hwmod\_ipcores.pdf}
393 \includegraphics[width=0.9\textwidth]{sm/scanner.pdf}
395 \caption{Statemachine zum Scannen des Inputs der PS/2 Schnittstelle}
400 \item \textbf{idle}: Setz alle Steuersignale \emph{backspace}, \emph{take} und \emph{do\_it} low.
401 \item \textbf{read}: Bei steigender Flanke auf \emph{new\_data} wird das anliegende Byte des
402 PS/2-Modules \"ubernommen. Je nach Wert wird in den n\"achsten Zustand gewechselt.
403 \item \textbf{enter}: Wurde die Entertaste gedr\"uckt wird der Parser getriggert (\emph{do\_it} ist
404 einen Takt lang high). Der Scanner befindet sich so lange in diesem Zustand bis der Parser das
405 Ergebnis berechnet hat.
406 \item \textbf{l\"oschen}: Teilt dem History Modul mit das letzte Zeichen im Buffer zu l\"oschen
407 (\emph{backspace} ist einen Takt lang high).
408 \item \textbf{mod}: Da wir nur Zeichen des Numpads \"ubernehmen wollen, ist dieser Zwischenstate
410 \item \textbf{\"ubernehmen}: Wenn ein g\"ultiges Zeichen laut Requirements eingegeben wurde, wird
411 jenes Zeichen an \emph{char} angelegt und \emph{take} wird einen Takt lang high gesetzt. Das History
412 Modul wird dadurch getriggert das anliegende Zeichen in den Buffer zu \"ubernehmen.
418 \includegraphics[width=0.9\textwidth]{sm/parser.pdf}
420 \caption{Statemachine zum Parsen der aktuellen Expression}
440 if(aktop in ['+','-','\0']) {
443 while(calc_done == 0);
445 alu(ADD, punkt, strich);
448 else if (aktop in ['*','/']) {
458 if(aktop in ['+','-','\0']) {
461 else if (aktop in ['*','/']) {
468 \item \textbf{idle}: Das Modul ist unt\"atig und wartet auf eine steigende Flanke von \emph{do\_it}.
470 \item \textbf{read char}: Lokale Variablen werden zur\"uckgesetzt und das n\"achste Zeichen wird vom
471 History Modul angefordert.
473 \item \textbf{sign}: Ggf. wird das Vorzeichen auf '-' gesetzt.
475 \item \textbf{int}: Zeichen f\"ur Zeichen wird eingelesen und die Zahl wird daraus berechnet.
477 \item \textbf{calc}: Punkt- und Strichrechnungen m\"ussen getrennt behandelt werden, daher ergibt
478 sich dieses Konstrukt im Codebeispiel.
480 \item \textbf{null}: Sonderbehandlung ist n\"otig wenn die Expression mit '\textbackslash 0'
483 \item \textbf{done}: In diesem Zustand wird das Ergebnis das sich je nach \emph{opp} in
484 \emph{strich} oder \emph{punkt} befindet als String in den Ergebnisbuffer des History Modules
485 geschrieben und danach wird \emph{finished} f\"ur einen Zyklus auf high gesetzt.
487 \item \textbf{error}: Zwecks \"Ubersichtlichkeit wurden die Transitionen zu diesem Zustand
488 vernachl\"assigt. Dieser Zustand wird erreicht sobald ein Grammatikfehler oder ein Fehler der ALU
489 auftritt. Es wird der String ``Error'' in den Ergebnisbuffer geschrieben und
490 \emph{finished} wird f\"ur einen Zyklus auf high gesetzt.
496 \includegraphics[width=0.9\textwidth]{sm/alu.pdf}
498 \caption{Statemachine der ALU}
501 %TODO: eventuell zweierkomplement statt SUB?
502 Folgende Opcodes werden von uns als enum definiert:
504 NOP, SUB, ADD, MUL, DIV, DONE
506 wobei NOP und DONE von der ALU nicht bearbeitet werden sollen.
508 In jedem State wird die entsprechende Berechnungsart durchgef\"uhrt und danach der Abschluss der
509 Berechnung mit \emph{calc\_done} signalisiert. Wichtig zu beachten ist dabei, dass sich die
510 Rechenoperationen in der Ausf\"uhrungszeit unterscheiden k\"onnen.
514 Dieses Modul stellt die zentrale Speicherstelle f\"ur die verschiedenen Module da.
515 Die Idee ist dabei, dass intern ein RAM-Block mit mindestens der Gr\"o\ss{}e
516 $(50\cdot2)*(71) = 710$ Bytes verwaltet wird.
518 Das History Modul kann \"uber die angelegten Leitungen \emph{s\_take}, \emph{p\_rget},
519 \emph{p\_wdo}, \emph{pc\_get} bzw. \emph{d\_get} feststellen welches Modul\footnote{die
520 betreffendenen Module sind: Scanner, Parser, PC-Kommunikation und Display} eine Speicheranfrage
522 Der Zugriff der externen Module erfolgt priorisiert:
524 Scanner > Parser > PC-Kommunikation > Display
527 Weiters ist zu beachten, dass das History Modul f\"ur den Scanner und Parser intern einen Index
528 mitspeichern muss, der die Adresse der aktuellen Eingabe mitf\"uhrt. Mit Hilfe dieses Indexes plus
529 der Spaltenadressierung der Module kann die tats\"achliche Adresse f\"ur des internen RAM-Blockes
532 Ist das History Modul mit der Speicheranfrage fertig, wird das andere Modul \"uber die entsprechende
533 \emph{done}-Leitung benachrichtigt.
536 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
541 %howto include src files
542 %\subsection{einfache Variante -- generierter Sourcecode}
543 %\label{att:einfachsrc}
544 %\lstinputlisting{../einfach/einfach.src}
545 %\lstinputlisting[firstnumber=24, firstline=24, lastline=34]{bla.src} %firstnumber shouldn't be necessary, but there is probably a bug