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 & Fordert History auf die Eingabe auszulesen \ZE
 140 new\_result & in & 1 & std\_logic & History & Fordert History auf das Ergebnis auszulesen \ZE
 141 zeile & out & 5 & std\_logic\_vector & History & Zeilenadressierung ($2 * 15$ Zeilen $=30$) \ZE
 142 spalte & out & 7 & std\_logic\_vector & History & Spaltenadressierung (71 Ziechen inklusive \textbackslash 0) \ZE
 143 get & out & 1 & std\_logic & History & Signalisiert Speicheranforderung \ZE
 144 done & in & 1 & std\_logic & History & Signalisiert dass Daten anliegen \ZE
 145 char & in & 8 & character & History & enth\"alt angeforderne Daten \ZE
 146
 147 command & out & 8 & std\_logic\_vector & VGA & Kommando an das VGA Modul \ZE
 148 command\_data & out & 32 & std\_logic\_vector & VGA & Daten f\"ur das Kommando \ZE
 149 free & in & 1 & std\_logic & VGA & Signalisiert Bereitschaft \ZE
 150 \TEND
 151
 152
 153 \subsubsection{RS232}
 154 %Senden und Empfangen von Nachrichten vom/zum PC über die serielle Schnittstelle
 155 \THEAD
 156 rxd & in & 1 & std\_logic & PC & Sendeleitung der seriellen \"Ubertragung \ZE
 157 txd & out & 1 & std\_logic & PC & Empfangsleitung der seriellen \"Ubertragung \ZE
 158
 159 rx\_data & out & 8 & std\_logic\_vector & PC-Kommunikation & Datenfeld f\"ur das Empfangen \ZE
 160 rx\_new & out & 1 & std\_logic & PC-Kommunikation & Signalisiert ein neu empfangendes Byte \ZE
 161
 162 tx\_data & out & 8 & std\_logic\_vector & PC-Kommunikation & Datenfeld f\"ur das \"Ubertragen \ZE
 163 tx\_new & out & 1 & std\_logic & PC-Kommunikation & Signalisiert dass das anliegende Byte gesendet werden soll \ZE
 164 \TEND
 165
 166
 167 \subsubsection{PC-Kommunikation}
 168 %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
 169 \THEAD
 170 btn & in & 1 & std\_logic & externer Button & zum Triggern der RS232 Kommunikation \ZE
 171
 172 rx\_data & in & 8 & std\_logic\_vector & RS232 & Datenfeld f\"ur das Empfangen \ZE
 173 rx\_new & in & 1 & std\_logic & RS232 & Signalisiert ein neu empfangendes Byte \ZE
 174 tx\_data & in & 8 & std\_logic\_vector & RS232 & Datenfeld f\"ur das \"Ubertragen \ZE
 175 tx\_new & in & 1 & std\_logic & RS232 & Signalisiert dass das anliegende Byte gesendet werden soll \ZE
 176
 177 zeile & out & 7 & std\_logic\_vector & History & Zeilenadressierung (50 * 2 Zeilen = 100)\ZE
 178 spalte & out & 7 & std\_logic\_vector & History & Spaltenadressierung (71 Zeichen inklusive \textbackslash 0) \ZE
 179 get & out & 1 & std\_logic & History & Signalisiert Speicheranforderung \ZE
 180 done & in & 1 & std\_logic & History & Signalisiert dass Daten anliegen \ZE
 181 char & in & 8 & character & History & enth\"alt angeforderne Daten \ZE
 182 \TEND
 183
 184
 185 \subsubsection{PS/2}
 186 \THEAD
 187 new\_data & out & 1 & std\_logic\_vector & Scanner & Signalisiert neuen Scancode \ZE
 188 data & out & 8 & std\_logic\_vector & Scanner & Scancode laut Codepage 850 \ZE
 189
 190 ps2\_clk & inout & 1 & std\_logic & Tastatur & Clockleitung zum Keyboard \ZE
 191 ps2\_data & inout & 1 & std\_logic & Tastatur & Datenleitung zum Keyboard \ZE
 192 \TEND
 193
 194
 195 \subsubsection{Scanner}
 196 %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
 197 \THEAD
 198 new\_data & in & 1 & std\_logic\_vector & PS/2 & Signalisiert neuen Scancode \ZE
 199 data & in & 8 & std\_logic\_vector & PS/2 & Scancode laut Codepage 850 \ZE
 200
 201 char & out & 8 & character & History & Zeichen das vom History Modul \"ubernommen werden soll \ZE
 202 take & out & 1 & std\_logic & History & Signalisiert Datenfeld char \ZE
 203 done & in & 1 & std\_logic & History & Signalisiert die \"Ubernahme der Daten \ZE
 204 backspace & out & 1 & std\_logic & History & Signalisiert Backspace (letztes Zeichen im Buffer soll gel\"oscht werden) \ZE
 205
 206 do\_it & out & 1 & std\_logic & Parser & Auswertung beginnen (ENTER) \ZE
 207 finished & in & 1 & std\_logic & Parser & Auswertung fertig \ZE
 208 \TEND
 209
 210
 211 \subsubsection{Parser}
 212 %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
 213 \THEAD
 214 h\_rw & in & 1 & std\_logic & History & 0 = read (Expression), 1 = write (Ergebnis) \ZE
 215 h\_spalte & in & 7 & std\_logic\_vector & History & Spaltenadressierung (71 Ziechen inklusive \textbackslash 0) \ZE
 216 h\_rget & in & 1 & std\_logic & History & Signalisiert Leseanforderung \ZE
 217 h\_rdone & out & 1 & std\_logic & History & Signalisiert dass Daten anliegen \ZE
 218 h\_read & in & 8 & character & History & enth\"alt angeforderne Daten \ZE
 219
 220 h\_wtake & in & 1 & std\_logic & History & Signalisiert Schreibanforderung \ZE
 221 h\_wdone & out & 1 & std\_logic & History & Signalisiert dass Daten anliegen \ZE
 222 h\_write & out & 8 & character & History & enth\"alt zu schreibende Daten \ZE
 223
 224 h\_finished & in & 1 & std\_logic & History & Auswertung fertig \ZE
 225
 226 opcode & out & 3 & enum OPS & ALU & die auszuf\"uhrende Art der Berechnung \ZE
 227 op1 & out & 32 & SIGNED(32-1 downto 0) & ALU & erste Operand \ZE
 228 op2 & inout & 32 & SIGNED(32-1 downto 0) & ALU & zweite Operand und gleichzeitig der Zieloperand \ZE
 229 do\_calc & out & 1 & std\_logic & ALU & Signalisert Berechnungstart \ZE
 230 calc\_done & in & 1 & std\_logic & ALU & Berechnung fertig \ZE
 231
 232 do\_it & in & 1 & std\_logic & Scanner & Auswertung beginnen (ENTER) \ZE
 233 finished & out & 1 & std\_logic & Scanner & Auswertung fertig \ZE
 234 \TEND
 235
 236
 237 \subsubsection{ALU}
 238 %Führt die tatsächlichen Berechnungen von Addition, Subtraktion, Multiplikation und Division durch
 239 \THEAD
 240 opcode & in & 3 & enum OPS & Parser & die auszuf\"uhrende Art der Berechnung \ZE
 241 op1 & in & 32 & SIGNED(32-1 downto 0) & Parser & erste Operand \ZE
 242 op2 & inout & 32 & SIGNED(32-1 downto 0) & Parser & zweite Operand und gleichzeitig der Zieloperand \ZE
 243 do\_calc & in & 1 & std\_logic & Parser & Signalisert Berechnungstart \ZE
 244 calc\_done & out & 1 & std\_logic & Parser & Berechnung fertig \ZE
 245 \TEND
 246
 247
 248 \subsubsection{History}
 249 %Verwaltung des dahinterliegenden Buffers von vergangenen Berechnungen und der aktuellen
 250 %Eingabezeile, bei Aktualisierung der aktuellen Eingabezeile und bei Empfang eines Ergebnisses vom
 251 %Parser Modul signalisiert es das an das Display Modul
 252 \THEAD
 253 pc\_zeile & in & 7 & std\_logic\_vector & PC-Kommunikation & Zeilenadressierung (50 * 2 Zeilen = 100)\ZE
 254 pc\_spalte & in & 7 & std\_logic\_vector & PC-Kommunikation & Spaltenadressierung (71 Zeichen inklusive \textbackslash 0) \ZE
 255 pc\_get & in & 1 & std\_logic & PC-Kommunikation & Signalisiert Speicheranforderung \ZE
 256 pc\_done & out & 1 & std\_logic & PC-Kommunikation & Signalisiert dass Daten anliegen \ZE
 257 pc\_char & out & 8 & character & PC-Kommunikation & enth\"alt angeforderne Daten \ZE
 258
 259 s\_char & in & 8 & character & Scanner & Zeichen das vom Scanner Modul \"ubernommen werden soll \ZE
 260 s\_take & in & 1 & std\_logic & Scanner & Signalisiert Datenfeld char \ZE
 261 s\_done & out & 1 & std\_logic & Scanner & Signalisiert die \"Ubernahme der Daten \ZE
 262 s\_backspace & in & 1 & std\_logic & Scanner & Signalisiert Backspace (letztes Zeichen im Buffer soll gel\"oscht werden) \ZE
 263
 264 d\_new\_eingabe & out & 1 & std\_logic & Display & Fordert Display auf die Eingabe auszulesen \ZE
 265 d\_new\_result & out & 1 & std\_logic & Display & Fordert Display auf das Ergebnis auszulesen \ZE
 266 d\_zeile & in & 5 & std\_logic\_vector & Display & Zeilenadressierung ($2 * 15$ Zeilen $=30$) \ZE
 267 d\_spalte & in & 7 & std\_logic\_vector & Display & Spaltenadressierung (71 Ziechen inklusive \textbackslash 0) \ZE
 268 d\_get & in & 1 & std\_logic & Display & Signalisiert Speicheranforderung \ZE
 269 d\_done & out & 1 & std\_logic & Display & Signalisiert dass Daten anliegen \ZE
 270 d\_char & out & 8 & character & Display & enth\"alt angeforderne Daten \ZE
 271
 272 p\_rw & in & 1 & std\_logic & Parser & 0 = read (Expression), 1 = write (Ergebnis) \ZE
 273 p\_spalte & in & 7 & std\_logic\_vector & Parser & Spaltenadressierung (71 Ziechen inklusive \textbackslash 0) \ZE
 274 p\_rget & in & 1 & std\_logic & Parser & Signalisiert Leseanforderung \ZE
 275 p\_rdone & out & 1 & std\_logic & Parser & Signalisiert dass Daten anliegen \ZE
 276 p\_read & in & 8 & character & Parser & enth\"alt angeforderne Daten \ZE
 277
 278 p\_wtake & in & 1 & std\_logic & Parser & Signalisiert Schreibanforderung \ZE
 279 p\_wdone & out & 1 & std\_logic & Parser & Signalisiert dass Daten anliegen \ZE
 280 p\_write & out & 8 & character & Parser & enth\"alt zu schreibende Daten \ZE
 281
 282 p\_finished & in & 1 & std\_logic & Parser & Auswertung fertig \ZE
 283 \TEND
 284 \end{landscape}
 285
 286
 287 \subsection{Verhalten der Interfaces}
 288
 289 welche tasten als input erlauben (haben numblock und normale ziffern unterschiedliche scancodes?)?
 290
 291 wie werden ueberlaeufe behandelt?
 292
 293 fehlerhafte eingaben?
 294
 295 wie schaut die ausgabe aus?
 296
 297 was ausgaben bei fehler?
 298
 299 wie kann download oder upload einer history gestartet werden?
 300
 301 wie kann auf die history zugegriffen werden?
 302
 303 soll in der eingabe auch mit pfeiltasten (links,rechts) gescrolled werden koennen?
 304
 305
 306 \subsection{Testfälle}
 307
 308 alle requirements muessen von testfaellen abgedeckt werden!
 309
 310 %29 zeilen am bildschirm
 311
 312
 313 \section{Detailed Design Description}
 314
 315 \subsection{VGA}
 316 TODO: not our business?
 317
 318 \subsection{Display}
 319
 320 \subsection{RS232}
 321 %test, TODO
 322 \begin{figure}[!ht]
 323 \includegraphics[width=0.9\textwidth]{sm/rs232-rs.pdf}
 324 \centering
 325 \caption{Statemachine zum Empfangen auf der RS232 Schnittstelle (8N1)}
 326 \label{fig:rs232-rs}
 327 \end{figure}
 328
 329
 330 \subsection{PC-Kommunikation}
 331 \begin{figure}[!ht]
 332 \includegraphics[width=0.7\textwidth]{sm/pckomm.pdf}
 333 \centering
 334 \caption{Statemachine f\"ur das Modul PC-Kommunikation}
 335 \label{fig:pckomm}
 336 \end{figure}
 337
 338 \begin{itemize}
 339 \item \textbf{idle}: die internen Variablen \emph{z} und \emph{s} werden zur\"uck gesetzt. \emph{z}
 340 wird als Zeilencounter verwendet und \emph{s} als Spaltencounter, da der interne Speicher nach und
 341 nach vollst\"andig auf der seriellen Schnittstelle ausgegeben werden soll.
 342 \item \textbf{nzeile}: Dieser Zustand wird erreicht wenn die Ausgabe auf die RS232 Schnittstelle
 343 entweder durch den Button oder durch ein empfangen von einem Byte getriggert wird.
 344 \item \textbf{rwbyte}: Es wird das Byte an der Stelle \emph{z}/\emph{s} ausgelesen und danach an das
 345 RS232 Modul weitergegeben und zum PC \"ubertragen. Ist die \"Ubertragung abgeschlossen, wird der
 346 Spaltencounter erh\"oht.
 347 \end{itemize}
 348
 349
 350 \subsection{PS/2}
 351 TODO: not our business?
 352
 353
 354 \subsection{Scanner}
 355 \begin{figure}[!ht]
 356 \includegraphics[width=0.9\textwidth]{sm/scanner.pdf}
 357 \centering
 358 \caption{Statemachine zum Scannen des Inputs der PS/2 Schnittstelle}
 359 \label{fig:scanner}
 360 \end{figure}
 361
 362 \begin{itemize}
 363 \item \textbf{idle}: Setz alle Steuersignale \emph{backspace}, \emph{take} und \emph{do\_it} low.
 364 \item \textbf{read}: Bei steigender Flanke auf \emph{new\_data} wird das anliegende Byte des
 365 PS/2-Modules \"ubernommen. Je nach Wert wird in den n\"achsten Zustand gewechselt.
 366 \item \textbf{enter}: Wurde die Entertaste gedr\"uckt wird der Parser getriggert (\emph{do\_it} ist
 367 einen Takt lang high). Der Scanner befindet sich so lange in diesem Zustand bis der Parser das
 368 Ergebnis berechnet hat.
 369 \item \textbf{l\"oschen}: Teilt dem History Modul mit das letzte Zeichen im Buffer zu l\"oschen
 370 (\emph{backspace} ist einen Takt lang high).
 371 \item \textbf{\"ubernehmen}: Wenn ein g\"ultiges Zeichen laut Requirements eingegeben wurde, wird
 372 jenes Zeichen an \emph{char} angelegt und \emph{take} wird einen Takt lang high gesetzt. Das History
 373 Modul wird dadurch getriggert das anliegende Zeichen in den Buffer zu \"ubernehmen.
 374 \end{itemize}
 375
 376
 377 \subsection{Parser}
 378 \begin{figure}[!ht]
 379 \includegraphics[width=0.9\textwidth]{sm/parser.pdf}
 380 \centering
 381 \caption{Statemachine zum Parsen der aktuellen Expression}
 382 \label{fig:parser}
 383 \end{figure}
 384
 385 \begin{lstlisting}
 386 procedure exec() {
 387         z := z*s;
 388         switch(opp) {
 389                 case NOP:
 390                         if(aktop != '\0')
 391                                 c1();
 392                         break;
 393                 case '-':
 394                         z := z * (-1);
 395                 case '+':
 396                         c1();
 397                         break;
 398
 399                 case '/':
 400                 case '*':
 401                   if(aktop in ['+','-','\0']) {
 402                           alu(opp, z, punkt);
 403                           do_calc = 1;
 404                           while(calc_done == 0);
 405
 406                           alu(ADD, punkt, strich);
 407                           punkt = 1;
 408                   }
 409                   else if (aktop in ['*','/']) {
 410                           alu(opp, z, punkt);
 411                   }
 412                   break;
 413         }
 414         do_calc = 1;
 415         opp = aktop;
 416 }
 417
 418 procedure c1() {
 419         if(aktop in ['+','-','\0']) {
 420                 alu(ADD, z, strich);
 421         }
 422         else if (aktop in ['*','/']) {
 423                 alu(MUL, z, punkt);
 424         }
 425 }
 426 \end{lstlisting}
 427
 428 \begin{itemize}
 429 \item \textbf{idle}: Das Modul ist unt\"atig und wartet auf eine steigende Flanke von \emph{do\_it}.
 430
 431 \item \textbf{read char}: Lokale Variablen werden zur\"uckgesetzt und das n\"achste Zeichen wird vom
 432 History Modul angefordert.
 433
 434 \item \textbf{sign}: Ggf. wird das Vorzeichen auf '-' gesetzt.
 435
 436 \item \textbf{int}: Zeichen f\"ur Zeichen wird eingelesen und die Zahl wird daraus berechnet.
 437
 438 \item \textbf{calc}: Punkt- und Strichrechnungen m\"ussen getrennt behandelt werden, daher ergibt
 439 sich dieses Konstrukt im Codebeispiel.
 440
 441 \item \textbf{null}: Sonderbehandlung ist n\"otig wenn die Expression mit '\textbackslash 0'
 442 abgeschlossen wird.
 443
 444 \item \textbf{done}: In diesem Zustand wird das Ergebnis das sich je nach \emph{opp} in
 445 \emph{strich} oder \emph{punkt}  befindet als String in den Ergebnisbuffer des History Modules
 446 geschrieben und danach wird \emph{finished} f\"ur einen Zyklus auf high gesetzt.
 447
 448 \item \textbf{error}: Zwecks \"Ubersichtlichkeit wurden die Transitionen zu diesem Zustand
 449 vernachl\"assigt. Dieser Zustand wird erreicht sobald ein Grammatikfehler oder ein Fehler der ALU
 450 auftritt. Es wird der String ``Error'' in den Ergebnisbuffer geschrieben und
 451 \emph{finished} wird f\"ur einen Zyklus auf high gesetzt.
 452 \end{itemize}
 453
 454
 455 \subsection{ALU}
 456 \begin{figure}[!ht]
 457 \includegraphics[width=0.9\textwidth]{sm/alu.pdf}
 458 \centering
 459 \caption{Statemachine der ALU}
 460 \label{fig:alu}
 461 \end{figure}
 462 %TODO: eventuell zweierkomplement statt SUB?
 463 Folgende Opcodes werden von uns als enum definiert:
 464 \begin{quote}
 465 NOP, SUB, ADD, MUL, DIV, DONE
 466 \end{quote}
 467 wobei NOP und DONE von der ALU nicht bearbeitet werden sollen.
 468
 469 In jedem State wird die entsprechende Berechnungsart durchgef\"uhrt und danach der Abschluss der
 470 Berechnung mit \emph{calc\_done} signalisiert. Wichtig zu beachten ist dabei, dass sich die
 471 Rechenoperationen in der Ausf\"uhrungszeit unterscheiden k\"onnen.
 472
 473
 474 \subsection{History}
 475 Dieses Modul stellt die zentrale Speicherstelle f\"ur die verschiedenen Module da.
 476 Die Idee ist dabei, dass intern ein RAM-Block mit mindestens der Gr\"o\ss{}e
 477 $(50\cdot2)*(71) = 710$ Bytes verwaltet wird.
 478
 479 Das History Modul kann \"uber die angelegten Leitungen \emph{s\_take}, \emph{p\_rget},
 480 \emph{p\_wdo}, \emph{pc\_get} bzw. \emph{d\_get} feststellen welches Modul\footnote{die
 481 betreffendenen Module sind: Scanner, Parser, PC-Kommunikation und Display} eine Speicheranfrage
 482 ausf\"uhrt.
 483 Der Zugriff der externen Module erfolgt priorisiert:
 484 \begin{quote}
 485 Scanner > Parser > PC-Kommunikation > Display
 486 \end{quote}
 487
 488 Weiters ist zu beachten, dass das History Modul f\"ur den Scanner und Parser intern einen Index
 489 mitspeichern muss, der die Adresse der aktuellen Eingabe mitf\"uhrt. Mit Hilfe dieses Indexes plus
 490 der Spaltenadressierung der Module kann die tats\"achliche Adresse f\"ur des internen RAM-Blockes
 491 ermittelt werden.
 492
 493 Ist das History Modul mit der Speicheranfrage fertig, wird das andere Modul \"uber die entsprechende
 494 \emph{done}-Leitung benachrichtigt.
 495
 496
 497 %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
 498 %LISTINGS
 499 %\newpage
 500 %\appendix
 501 %\section{Listings}
 502 %howto include src files
 503 %\subsection{einfache Variante -- generierter Sourcecode}
 504 %\label{att:einfachsrc}
 505 %\lstinputlisting{../einfach/einfach.src}
 506 %\lstinputlisting[firstnumber=24, firstline=24, lastline=34]{bla.src} %firstnumber shouldn't be necessary, but there is probably a bug
 507
 508 \end{document}
 509