( vhdl ) vhdl实体中的输出问题

Question

我对总是发送U的vhdl实体的输出有问题。我看了各种论坛，但我找不到解决方案。

该项目是一个5层高的电梯，必须等待5秒才能关门，等待10秒才能到达下一架到达目标的飞机。使用Logisim (2.13.22版)和ghdl (0.29.1版)。

有没有人知道问题出在哪里？提前感谢

​

​

​

​

这是我写的vhdl代码。

    library ieee;
       use ieee.std_logic_1164.all;
       use ieee.numeric_std.all;



    entity Elevator is
        Port (
            clk : in std_logic;

            rst : in std_logic;
            rstPorta : in std_logic;
            rstMotore : in std_logic;

            zero : in std_logic;
            one : in std_logic;
            two : in std_logic;
            three : in std_logic;
            four : in std_logic;

            upEngine : out std_logic;
            downEngine : out std_logic;

            ledReady: out std_logic;
            ledUp: out std_logic;
            ledDown: out std_logic;
            ledDoorOpen: out std_logic;
            ledDoorClosed: out std_logic;

            ledBusy: out std_logic;
            ledUsable: out std_logic;

            doorOpenEngine : out std_logic;
            doorCloseEngine : out std_logic;

            cntPiano : out std_logic_vector(4 downto 0)
        );
    end Elevator;

    architecture Ascensore of Elevator is
        type state_type is (s0,s1,s2,s3,s4);
        signal current_s,next_s: state_type;
        signal cf, df: std_logic_vector(3 downto 0);    -- vettore a 4 bit
        signal countPorta: std_logic_vector(2 downto 0);    -- vettore a 3 bit
        signal countMotore: std_logic_vector(3 downto 0);   -- vettore a 4 bit

        begin

        -- Questo processo modifica il segnale countPorta in modo tale da segnalare il tempo rimanente prima della chiusura della porta
        process (clk,rstPorta)
            begin
            if (rstPorta='1') then countPorta <= "000"; -- Condizione di bypass della porta, apre la porta senza tempi d'attesa, per casi di emergenza
                elsif (clk'event and clk='1') then
                    if (countPorta = "100") then countPorta <= "011";
                        elsif (countPorta = "011") then countPorta <= "010";
                        elsif (countPorta = "010") then countPorta <= "001";
                        else countPorta <= "000";
                    end if;
            end if;
        end process;

        -- Questo processo modifica il segnale countMotore in modo tale da segnalare il tempo necessario all'arrivo al piano successivo
        process (clk,rstMotore)
            begin
            if (rstMotore='1') then countMotore <= "0000";  -- Condizione di bypass del motore, ferma lo spostamento in casi di emergenza
                elsif (clk'event and clk='1') then
                    if (countMotore = "1001") then countMotore <= "1000";
                        elsif (countMotore = "1000") then countMotore <= "0111";
                        elsif (countMotore = "0111") then countMotore <= "0110";
                        elsif (countMotore = "0110") then countMotore <= "0101";
                        elsif (countMotore = "0101") then countMotore <= "0100";
                        elsif (countMotore = "0100") then countMotore <= "0011";
                        elsif (countMotore = "0011") then countMotore <= "0010";
                        elsif (countMotore = "0010") then countMotore <= "0001";
                        else countMotore <= "0000";
                    end if;
            end if;
        end process;


        -- Questo processo serve a controllare le chiamate dell ascensore nei vari piani
        process (clk,rst)
            begin
            -- si inizializza ascensore considerando che esso parta dal piano 0 in una condizione priva di richieste esterne (stato 3)
            if (rst='1') then
                df <= "0000";
                cf <= "0000";

                upEngine <= '1';
                downEngine <= '1';

                ledReady <= '1';
                ledUp <= '1';
                ledDown <= '1';
                ledDoorOpen <= '1';
                ledDoorClosed <= '1';

                ledBusy <= '1';
                ledUsable <= '1';

                doorOpenEngine <= '1';
                doorCloseEngine <= '1';

                current_s <= s3;
            end if;

            -- verifica se vi sono state richieste nei vari piani ad ogni ciclo di clock assegnando a df (desired floor) il piano della richiesta
            if (clk'event and clk='1') then
                if (zero = '1') then df <= "0000";
                    elsif (one = '1') then df <= "0001";
                    elsif (two = '1') then df <= "0010";
                    elsif (three = '1') then df <= "0011";
                    elsif (four = '1') then df <= "0100";
                end if;

                -- lo stato corrente corrisponde allo stato successivo
                current_s <= next_s;
            end if;

        end process;



        -- Processo Ascensore
        process (current_s, cf, df, clk)
            begin
            if (clk'event and clk='1') then
                case current_s is
                    -- STATO 0: fase di salita ascensore fino a che il piano desiderato non e' uguale al piano corrente
                    when s0 =>
                        if(cf < df) then

                            upEngine <= '1';

                            -- se il motore non e' ancora arrivato al piano resta nello Stato 0
                            if((countMotore= "1001") or (countMotore= "1000") or (countMotore= "0111") or (countMotore= "0110") or (countMotore= "0101") or (countMotore= "0100") or (countMotore = "0011") or (countMotore = "0010") or (countMotore = "0001"))
                                then then next_s <= s0;
                            end if;

                            -- se sono passati 10 sec, siamo arrivati al piano. cf verra' aumentato
                            if(countMotore = "0000") then
                                if (cf = "0000") then cf <= "0001";
                                    elsif (cf = "0001") then cf <= "0010";
                                    elsif (cf = "0010") then cf <= "0011";
                                    elsif (cf = "0011") then cf <= "0100";
                                end if;
                            end if;

                            -- se il piano desiderato e' > del corrente fai un altro ciclo dello Stato 0
                            if(cf < df) then
                                next_s <= s0;
                            end if;

                            -- se il piano desiderato e' = al corrente vai nello Stato 2
                            if(cf = df) then
                                ledUp <= '0';
                                upEngine <= '0';
                                next_s <= s2;
                                countPorta <= "100";
                            end if;


                        end if;

                    -- STATO 1: fase di discesa ascensore fino a che il piano desiderato non e' uguale al piano corrente
                    when s1 =>
                        if(cf > df) then

                            downEngine <= '1';

                            -- se il motore non e' ancora arrivato al piano resta nello Stato 1
                            if((countMotore= "1001") or (countMotore= "1000") or (countMotore= "0111") or (countMotore= "0110") or (countMotore= "0101") or (countMotore= "0100") or (countMotore = "0011") or (countMotore = "0010") or (countMotore = "0001")) then
                                elsif(countMotore = "0000") then next_s <= s1;
                            end if;

                            -- se sono passati 10 sec, siamo arrivati al piano. cf verra' diminuito
                            if(countMotore = "0000") then
                                if (cf = "0100") then cf <= "0011";
                                    elsif (cf = "0011") then cf <= "0010";
                                    elsif (cf = "0010") then cf <= "0001";
                                    elsif (cf = "0001") then cf <= "0000";
                                    else cf <= cf;
                                end if;
                            end if;

                            -- se il piano desiderato e' < del corrente fai un altro ciclo dello Stato 1
                            if (cf > df) then
                                next_s <= s1;
                            end if;

                            -- se il piano desiderato e' = al corrente vai nello Stato 2
                            if(cf = df) then
                                ledDown <= '0';
                                downEngine <= '0';
                                next_s <= s2;
                                countPorta <= "100";
                            end if;
                        end if;

                    -- STATO 2: fase di apertura della porta nel piano desiderato
                    when s2 =>
                        if(countPorta = "000") then next_s <= s3;
                        else next_s <= s2;
                        end if;


                    -- STATO 3: ascensore in attesa di richieste con porta aperta
                    when s3 =>
                        doorOpenEngine <= '1';
                        doorCloseEngine <= '0';
                        ledDoorOpen <= '1';
                        ledDoorClosed <= '0';
                        ledReady <= '1';
                        ledUp <= '0';
                        ledDown <= '0';
                        ledBusy <= '0';
                        ledUsable <= '1';
                        if(cf = df) then
                            next_s <= s3;
                        end if;
                        if ((cf<df) or (cf>df)) then
                            countPorta <= "100";
                            next_s <= s4;
                        end if;

                    -- STATO 4: fase di chiusura della porta e selezione dello stato successivo per la salita (Stato 0) o discesa (Stato 1) dell'ascensore
                    when s4 =>
                        if((countPorta = "100") or (countPorta = "011") or (countPorta = "010") or (countPorta = "001")) then
                            next_s <= s4;

                            elsif((countPorta = "000") and (cf<df)) then
                                doorOpenEngine <= '0';
                                doorCloseEngine <= '1';
                                ledDoorOpen <= '0';
                                ledDoorClosed <= '1';
                                ledReady <= '0';
                                ledUp <= '1';
                                ledDown <= '0';
                                ledBusy <= '1';
                                ledUsable <= '0';
                                countMotore <= "1001";
                                next_s <= s0;
                            elsif((countPorta = "000") and (cf>df)) then
                                doorOpenEngine <= '0';
                                doorCloseEngine <= '1';
                                ledDoorOpen <= '0';
                                ledDoorClosed <= '1';
                                ledReady <= '0';
                                ledUp <= '0';
                                ledDown <= '1';
                                ledBusy <= '1';
                                ledUsable <= '0';
                                countMotore <= "1001";
                                next_s <= s1;
                        end if;
                end case;
            end if;
        end process;


    end Ascensore;

Answer 1

大多数时候，像这样的错误是因为testbench中的端口连接错误而发生的，为了确定这一点，你可以检查连接，但如果你不能发现任何错误，你可以在没有testbench的情况下测试你的模块，并使用力值和力时钟，但如果它仍然未知，你的错误是在波形选择中查看。

祝好运

Answer 2

我不确定你在这个设计中处于什么位置，但我希望你在发帖后取得了一些进展。

现在，来谈谈你的问题的核心。信号upEngine、downEngine、...、doorCloseEngine和current_s不是在单个进程中分配的。它们在第三个和第四个process语句中都被驱动，因此构成了一个多驱动网络的情况。

在您的模拟器中，查找将报告任何给定信号的驱动程序的命令。下面是我在Vivado中看到的upEngine信号(行号可能不完全匹配--我正在调整代码)：

 report_drivers {/Elevator/upEngine}
 Drivers for /Elevator/upEngine
   U : Net /Elevator/upEngine
     U : Driver /Elevator/line__125 at C:/temp/new1.vhd:125
     1 : Driver /Elevator/line__82 at C:/temp/new1.vhd:82

这有点微妙。当有多个驱动程序时，VHDL使用一个解析函数来决定要做什么。在本例中，由于信号是std_logic类型，因此std_logic_1164库指定了分辨率函数，并指出'U'总是在两个值之间的竞争中获胜。因此，无论在第三个进程中驱动什么，第四个进程中未初始化的信号都将贡献'U'并确定信号状态。(至少在状态机达到将已知值实际驱动到upEngine上的状态之前是这样)。

您可能已经注意到，在模拟中，信号ledUp和ledDown在第一个时钟上升沿之后为'X'。这是因为它们也都是多路驱动的--但是一个驱动程序提供'1'，另一个驱动程序提供'0'。在这种情况下，解析函数表示结果是未知的-- 'X'。

检查合成工具的日志输出，因为它应该将这些多驱动网络报告为错误或可能只是警告。(在使用三态信号分配或采用有线和/或逻辑的设计中，存在倍增驱动网络的时间和地点。)

令人高兴的是，解决方案只是将所有内容合并到一个进程中，然后再试一次。我怀疑你会有额外的工作要做，因为在我粗略的检查中，你设计的逻辑功能对我来说并不明显。(作为一个有用的练习，将所有std_logic类型更改为bit并重新分析。倍增驱动的网就像疼痛的拇指一样脱颖而出。)

下面是一些关于你所使用的编码风格的提示：

• 使用rising_edge()函数，而不是clk'event and clk='1'。虽然不常见，但如果时钟从'X'或'U'转换到'1'，后一种方法可能会导致细微的模拟错误，这可能会导致您认为电路正在工作，但却发现硬件行为differently.
• You希望您的状态机被重置。因此，Processo Ascensore应该有一个同步或异步的复位信号来清除状态，register.
• You有几个if语句，这些语句似乎正在递减各种信号。if-elsif-elsif复合语句合成到优先级编码器，这将导致更长的组合路径和可能更慢的定时。始终寻找机会使用case语句来实现并行逻辑。
• 说过，你的VHDL语言真正需要的是使用unsigned类型的信号来实现设计中各种计数器所需的递减算法。例如，countPorta信号应该声明为unsigned(2减到0)，在它上操作的时钟进程应该简单地指定countPorta <= countPorta - "001"; --对于另一个递减counters.
• The third process也是如此。错误地(但不是非法的)指定了两个不同的if子句，其中只需要一个子句。事实上，在计算信号df.

的赋值时，第二个if子句总是“赢”的

由于您在最初的帖子之后没有按照@user1155120的要求提供测试平台，所以我不能再做下去了。祝好运。