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ModelSim

2007-08-30T01:35:53Z

87.166.207.162: analoges

=Beschreibung=
Modelsim ist eine mächtige Simulationsumgebung für [[Hardwarebeschreibungssprachen|HDL]]s. Diese erlaubt die taktsynchrone oder timinggenaue Simulation von digitalen Logikelementen. Anders, als reine Logiksimulatoren erlaubt Modelsim auch das Berechnen und Darstellen von Analogwerten, da Integer und Dezimaltypen intern als normale Variablen (Real) gehandhabt werden. Somit lassen sich auch analoge Modelle verwenden, wennman sie zuvor in eine gerasterte digitale Darstellung (Signalbus oder Integer) überführt.

=Versionen=
==Kommerzielle Versionen ==
Derzeit werden ModelSim SE und ModelSim PE vertrieben, wobei PE mit nur 40% der Geschwindigkeit simuliert und im Umfang eingeschränkt ist.
==Freie Versionen ==
Eine kostenlose Simulationsumgebung für Xilinx Bausteine ist z.B. im ISE WebPack als ModelSim XE III Starter enthalten, das kostenlos bei [http://www.xilinx.com Xilinx] erhältlich ist. Sie ist auf 10000 Zeilen beschränkt ist und simuliert nur mit geringerer Geschwindigkeit. Für die Alteraumgebung, gibt es mittlerweile ebenfalls eine kostenlose "Altera Web Edition".

=Tips und Tricks=
==Unter Modelsim XE Altera Bauteile simulieren==
Für die Simulation Altera-spezifischer Bausteine wie BRAM, DDR, IOs, PLL werden die Libraries von Altera benötigt, die eingebunden werden müssen.

Dazu die Modelsim Altera Version downloaden und installieren, das Verzeichnis Modelsim ae/altera nach modelsim xe/altera kopieren und die INI-Datei im Modelsim_xe verzeichnis folgendermassen erweitern:

[Library]
*std = $MODEL_TECH/../std
*ieee = $MODEL_TECH/../ieee
*verilog = $MODEL_TECH/../verilog
*vital2000 = $MODEL_TECH/../vital2000
*std_developerskit = $MODEL_TECH/../std_developerskit
*synopsys = $MODEL_TECH/../synopsys
*modelsim_lib = $MODEL_TECH/../modelsim_lib
*lpm = $MODEL_TECH/../altera/vhdl/220model
*alt_vtl = $MODEL_TECH/../altera/vhdl/alt_vtl
*altera_mf = $MODEL_TECH/../altera/vhdl/altera_mf
*altgxb = $MODEL_TECH/../altera/vhdl/altgxb
*cyclone = $MODEL_TECH/../altera/vhdl/cyclone
*sgate = $MODEL_TECH/../altera/vhdl/sgate

Modelsim_xe starten, die neu hinzugekommenen Libraries rekompilieren

==Farben==
===Schriftfarbe beim Waveform Prin Postscript ändern===
Bsp Schwarz in der .ps Datei 0.5 0.5 0.5 durch 0.0 0.0 0.0 ersetzen.
===Waveform===
Viele wissen nicht, daß man sowohl den Namen als auch den Graphen eines Signales einfärben kann. (Eigenschaften). So wird die Darstellung erheblich verbessert.

[[Category:FPGA und Co]]

==Simulation von Speicherinhalten von Quartus unter Modelsim==
Der Inhalt des Speichers muss im Intel hex Format vorliegen.
Falls dies nicht der Fall ist müssen folgende Schritte durchgeführt werden:
* Quartus öffnen
* Speicher Datei öffnen (mif)
* Datei/speichern unter..
** hex als Dateiendung wählen
* Hinweis: Dateiname und Endung immer klein schreiben!!!

Im Design muss noch die File Endung von mif in hex geändert werden.
* init_file => "prog.hex"

Hinweis:
Der Speicherinhalt kann unter View/debug/memory angeschaut werden.

ModelSim

2007-08-30T01:31:08Z

87.166.207.162: /* Unter Modelsim XE Altera Bauteile simulieren */

Modelsim ist eine mächtige Simulationsumgebung für [[Hardwarebeschreibungssprachen|HDL]]s. Diese erlaubt die taktsynchrone oder timinggenaue Simulation von digitalen Logikelementen.

==Versionen==
===Kommerzielle Versionen ===
Derzeit werden ModelSim SE und ModelSim PE vertrieben, wobei PE mit nur 40% der Geschwindigkeit simuliert und im Umfang eingeschränkt ist.
===Freie Versionen ===
Eine kostenlose Simulationsumgebung für Xilinx Bausteine ist z.B. im ISE WebPack als ModelSim XE III Starter enthalten, das kostenlos bei [http://www.xilinx.com Xilinx] erhältlich ist. Sie ist auf 10000 Zeilen beschränkt ist und simuliert nur mit geringerer Geschwindigkeit. Für die Alteraumgebung, gibt es mittlerweile ebenfalls eine kostenlose "Altera Web Edition".

=Tips und Tricks=
==Unter Modelsim XE Altera Bauteile simulieren==
Für die Simulation Altera-spezifischer Bausteine wie BRAM, DDR, IOs, PLL werden die Libraries von Altera benötigt, die eingebunden werden müssen.

Dazu die Modelsim Altera Version downloaden und installieren, das Verzeichnis Modelsim ae/altera nach modelsim xe/altera kopieren und die INI-Datei im Modelsim_xe verzeichnis folgendermassen erweitern:

[Library]
*std = $MODEL_TECH/../std
*ieee = $MODEL_TECH/../ieee
*verilog = $MODEL_TECH/../verilog
*vital2000 = $MODEL_TECH/../vital2000
*std_developerskit = $MODEL_TECH/../std_developerskit
*synopsys = $MODEL_TECH/../synopsys
*modelsim_lib = $MODEL_TECH/../modelsim_lib
*lpm = $MODEL_TECH/../altera/vhdl/220model
*alt_vtl = $MODEL_TECH/../altera/vhdl/alt_vtl
*altera_mf = $MODEL_TECH/../altera/vhdl/altera_mf
*altgxb = $MODEL_TECH/../altera/vhdl/altgxb
*cyclone = $MODEL_TECH/../altera/vhdl/cyclone
*sgate = $MODEL_TECH/../altera/vhdl/sgate

Modelsim_xe starten, die neu hinzugekommenen Libraries rekompilieren

==Farben==
===Schriftfarbe beim Waveform Prin Postscript ändern===
Bsp Schwarz in der .ps Datei 0.5 0.5 0.5 durch 0.0 0.0 0.0 ersetzen.
===Waveform===
Viele wissen nicht, daß man sowohl den Namen als auch den Graphen eines Signales einfärben kann. (Eigenschaften). So wird die Darstellung erheblich verbessert.

[[Category:FPGA und Co]]

==Simulation von Speicherinhalten von Quartus unter Modelsim==
Der Inhalt des Speichers muss im Intel hex Format vorliegen.
Falls dies nicht der Fall ist müssen folgende Schritte durchgeführt werden:
* Quartus öffnen
* Speicher Datei öffnen (mif)
* Datei/speichern unter..
** hex als Dateiendung wählen
* Hinweis: Dateiname und Endung immer klein schreiben!!!

Im Design muss noch die File Endung von mif in hex geändert werden.
* init_file => "prog.hex"

Hinweis:
Der Speicherinhalt kann unter View/debug/memory angeschaut werden.

ModelSim

2007-08-30T01:30:55Z

87.166.207.162: /* Tips und Tricks */

Modelsim ist eine mächtige Simulationsumgebung für [[Hardwarebeschreibungssprachen|HDL]]s. Diese erlaubt die taktsynchrone oder timinggenaue Simulation von digitalen Logikelementen.

==Versionen==
===Kommerzielle Versionen ===
Derzeit werden ModelSim SE und ModelSim PE vertrieben, wobei PE mit nur 40% der Geschwindigkeit simuliert und im Umfang eingeschränkt ist.
===Freie Versionen ===
Eine kostenlose Simulationsumgebung für Xilinx Bausteine ist z.B. im ISE WebPack als ModelSim XE III Starter enthalten, das kostenlos bei [http://www.xilinx.com Xilinx] erhältlich ist. Sie ist auf 10000 Zeilen beschränkt ist und simuliert nur mit geringerer Geschwindigkeit. Für die Alteraumgebung, gibt es mittlerweile ebenfalls eine kostenlose "Altera Web Edition".

==Unter Modelsim XE Altera Bauteile simulieren==
Für die Simulation Altera-spezifischer Bausteine wie BRAM, DDR, IOs, PLL werden die Libraries von Altera benötigt, die eingebunden werden müssen.

Dazu die Modelsim Altera Version downloaden und installieren, das Verzeichnis Modelsim ae/altera nach modelsim xe/altera kopieren und die INI-Datei im Modelsim_xe verzeichnis folgendermassen erweitern:

[Library]
*std = $MODEL_TECH/../std
*ieee = $MODEL_TECH/../ieee
*verilog = $MODEL_TECH/../verilog
*vital2000 = $MODEL_TECH/../vital2000
*std_developerskit = $MODEL_TECH/../std_developerskit
*synopsys = $MODEL_TECH/../synopsys
*modelsim_lib = $MODEL_TECH/../modelsim_lib
*lpm = $MODEL_TECH/../altera/vhdl/220model
*alt_vtl = $MODEL_TECH/../altera/vhdl/alt_vtl
*altera_mf = $MODEL_TECH/../altera/vhdl/altera_mf
*altgxb = $MODEL_TECH/../altera/vhdl/altgxb
*cyclone = $MODEL_TECH/../altera/vhdl/cyclone
*sgate = $MODEL_TECH/../altera/vhdl/sgate

Modelsim_xe starten, die neu hinzugekommenen Libraries rekompilieren

==Farben==
===Schriftfarbe beim Waveform Prin Postscript ändern===
Bsp Schwarz in der .ps Datei 0.5 0.5 0.5 durch 0.0 0.0 0.0 ersetzen.
===Waveform===
Viele wissen nicht, daß man sowohl den Namen als auch den Graphen eines Signales einfärben kann. (Eigenschaften). So wird die Darstellung erheblich verbessert.

[[Category:FPGA und Co]]

==Simulation von Speicherinhalten von Quartus unter Modelsim==
Der Inhalt des Speichers muss im Intel hex Format vorliegen.
Falls dies nicht der Fall ist müssen folgende Schritte durchgeführt werden:
* Quartus öffnen
* Speicher Datei öffnen (mif)
* Datei/speichern unter..
** hex als Dateiendung wählen
* Hinweis: Dateiname und Endung immer klein schreiben!!!

Im Design muss noch die File Endung von mif in hex geändert werden.
* init_file => "prog.hex"

Hinweis:
Der Speicherinhalt kann unter View/debug/memory angeschaut werden.

TV-out

2007-08-30T01:27:34Z

87.166.207.162: /* Cinchbuchse */

Bei '''TV-Out''' soll es darum gehen, wie man mit einem [[Mikrocontroller]] ein Bild auf einem Fernseher erzeugen kann.

== Anschluss ==
Ein Fernseher hat oft mehrere Eingänge, die wichtigsten sind der Scartanschluss, die Cinchbuchse ("FBAS"), die Hosidenbuchse ("S-Video") und der Antenneneingang.

=== Scart ===
Am [http://www.darc.de/distrikte/y/00/html/tools/scart.htm Scartanschluss] sind ggf. der FBAS-Eingang, ein S-Video-Eingang, oder auch der RGB-Eingang zu finden; bei Videorecordern ist der RGB-Eingang allerdings nur sehr selten belegt.

=== Cinchbuchse ===
Eine meist gelbe Buchse, an der ebenfalls das [http://www.erft.de/schulen/gymlech/indrevo/indu31/fbas.htm FBAS]-Signal angeschlossen werden kann. Die beiden anderen Buchsen sind für Ton zuständig: Rot für den rechten, Weiss für den linken Kanal.

=== Hosidenbuchse ===
An der vierpoligen Hosidenbuchse wird Helligkeit und Farbe getrennt übertragen.

=== Antenneneingang ===
Damit man viele Sender über ein einziges Kabel übertragen kann, werden diese auf verschiedene Frequenzen moduliert. Das will man aber nicht selbst machen. Wer diesen Eingang benutzen will oder muss, der sollte einen fertigen HF-Modulator benutzen. Im Prinzip ist das ein "Mini-Fernsehsender", der in der Regel in einem bestimmten Bereich auf einen Kanal eigener Wahl eingestellt werden kann (z.B. 39..42). Man findet solche Modulatoren in Katalogen in der Nähe von Kameramodulen (z.B. als "UHF-Modulator") ab etwa 10 EUR.

Wer sich diese 10 EUR sparen will, kann auch versuchen, den Modulator in einem alten Videorekorder zu lokalisieren und auszubauen. Das ist meist gar nicht so schwer, denn da es sich um ein HF-erzeugendes Teil handelt, ist es zur Abschirmung oft in einem "silbernen Kästchen" mit etwa der Größe von ein bis zwei Streichholzschachteln irgendwo in der Nähe der Buchse verbaut, an der der Videorekorder normalerweise mit dem TV-Gerät verbunden wird. Bitte nicht verwechseln mit der Buchse, über die der Videorekorder sein Signal von der (Haus-) Antenne erhält, möglicherweise sitzt dort auch ein abgeschirmtes Kästchen, das wäre dann aber der für TV-Empfang zuständige Tuner. Natürlich muss man dann noch herausfinden, woher der Modulator sein TV-Signal bekommt, welche Versorgungsspannung(en) er braucht, und wenn die Abstimmung auf einen bestimmten Kanal nicht via Poti oder einem anderen, "offensichtlichen" Einsteller erfolgt, muss man auch noch herausfinden, wie dies zu bewerkstelligen ist ... (also vielleicht doch lieber im Katalog nachsehen?)

== Fernsehnormen ==
Die wichtigsten Fernsehnormen sind PAL, NTSC und SECAM. In Europa wird hauptsächlich PAL verwendet, mit Ausnahme von Frankreich und Osteuropa, wo SECAM zum Einsatz kommt. In den USA wird NTSC verwendet. Wenn man auf einem PAL-Fernseher ein NTSC-Bild darstellt, dann ist das Bild etwas kleiner und schwarz-weiß.

== Bilderzeugung ==
Das Bildsignal wird (F)BAS (Farb-Bild-Austast- und Synchronsignal) genannt (englisch: CVBS) und enthält nicht nur das eigentliche Bild, sondern auch Steuerinformationen.

Beim klassischen Röhrenfernseher wird das Bild durch einen Elektronenstrahl erzeugt. Das Bild wird zeilenweise von oben nach unten aufgebaut, die einzelnen Zeilen werden von links nach rechts dargestellt. Wenn der Strahl am Ende einer Zeile angekommen ist, dann muss er für die nächste Zeile wieder an den linken Rand. Diesen Vorgang nennt man den horizontalen Strahlrücklauf; in dieser Zeit ist kein Bild zu sehen. Nach der letzten Zeile muss der Strahl wieder nach oben; dies nennt man den vertikalen Strahlrücklauf.

Das PAL-Fernsehbild hat 625 Zeilen, wovon etwa 570 sichtbar sind. Es werden 50 Halbbilder pro Sekunde dargestellt, also insgesamt 25*625=15625 Zeilen pro Sekunde. Eine Zeile dauert demnach 1s/15625Zeilen = 64 µs/Zeile. Davon sind aber nur 52 µs sichtbar, die andere 12 µs werden für den horizontalen Strahlrücklauf benötigt. Der vertikale Strahlrücklauf dauert 1,5 ms (entspricht 25 Zeilen).

Eine ausführliche Darstellung der Thematik findet sich z.B. bei der [http://www.avmz.uni-siegen.de/medinfo/download/index.htm Vorlesung Medientechnik II] der Uni Siegen.

Die Bilderzeugung ist ziemlich rechen- und zeitintensiv, deswegen sollte der Mikrocontroller seine anderen Aufgaben im unsichtbaren Bildbereich erledigen.

=== Schwarzweiß ===
Bei Schwarzweiß- bzw. Graustufenbildern gibt es keine feste Horizontalauflösung. Wenn man z.B. 4 Million Pixel pro Sekunde erzeugen kann, dann ergibt das eben eine Horizontalauflösung von 4000000/15625 * (52 µs / 64 µs) = 208 Pixel.

Weblinks:

* [http://www.whizkidzit.com/ozemail/video_s_w.htm Serielles Terminal] von Ingmar Meins (AT90S8535, PAL)
* [http://jkdesign.de/avrproject/Die%20MAHPONG%20Seite.htm MAHPONG-Spiel] von Marcus Hasenstab (AT90S8515, PAL)
* [http://www.mikrocontroller.net/topic/37603 TV Bild mit AVR] und [http://www.mikrocontroller.net/topic/53141#413260 AVR) Videogenerator, 40x25 Zeichen, nur 60% CPU Auslastung] von Benedikt K. (Atmega8, PAL)
* [http://www.serasidis.gr/circuits/AVR_VGA/avr_vga.htm Simple VGA/Video Adapter] von Ibragimov Maxim Rafikovich (Atmega8, Atmega16..., PAL oder VGA)
* [http://www.rickard.gunee.com/projects/video/pic/howto.php PIC B&W Video] von Richart Gunee. Inkl. PONG und TETRIS Spiel (PIC16C84, PAL)
* [http://www.dtweed.com/circuitcellar/caj00161.htm#2833 TV Oscilloscope], [http://www.dtweed.com/circuitcellar/caj00150.htm#2670 AVR Video Generator] und [http://instruct1.cit.cornell.edu/courses/ee476/video/index.html Video Generation with Atmel AVR microcontrollers] von Bruce Land.
* [http://www.ulrichradig.de/home/index.php/avr/videotext AVR Videotext] und [http://www.ulrichradig.de/home/index.php/arm/pal_video ARM PAL Video] von Ulrich Radig.
* [http://www.cesr.ncsu.edu/agdean/stiglitz/ STIGLitz]: Efficiently Generating Video with an 8 bit MCU using Software Thread Integration (ATmega128, NTSC)

=== Farbe ===

Es gibt mindestens drei Arten, wie man Farbbilder (RGB-Signale) auf einem TV-Monitor darstellen kann:

==== per RGB-Eingang ====

Der RGB-Eingang am Scart-Eingang ist die einfachste Art. Aber nicht bei jedem Scarteingang ist RGB auch belegt und man kann das Bild nicht mit dem Videorekorder aufzeichnen.

Weblinks:

* [http://www.mikrocontroller.net/topic/54562#421942 Einfache Grafikkarte mit 256x252 und 256 Farben für AVR] von Benedikt K. (Atmega8515 @ 16 MHz, PAL). Es werden die drei RGB-Signale und das Composite Sync Signal erzeugt, d.h. ggf. ist noch ein NTSC/PAL-Encoder notwendig.

==== per Hardware-IC ====

Man kann fertige ICs benutzen, die RGB nach FBAS wandeln können, z.B. den AD724, allerdings sind diese ICs meist relativ teuer (20 Euro).

Weblinks:

* [http://instruct1.cit.cornell.edu/courses/ee476/FinalProjects/s2002/carlo/index.html Psychedelic Snake Spiel] von Carlo Soracco und Keith Sinclair. Zur RGB nach NTSC Umwandlung wird der IC [http://www.analog.com/en/prod/0,2877,AD724,00.html AD724 RGB to NTSC/PAL Encoder] von Analog Devices benutzt. (Atmega163, NTSC)

==== per Software ====

Die Erzeugung des gesamten Videosignals per Software ist ''sehr'' zeitkritisch. Will man das vernünftig machen, dann sollte die CPU genügend Leistung haben.

Weblinks:

* [http://www.serasidis.gr/circuits/colour_bar_gen/colour_bar_gen.htm AVR PAL colour bar generator] von Serasidis Vasilis (AT90s2313 , PAL)
* [http://www.rickard.gunee.com/projects/video/sx/gamesys.php SX Games] von Richart Gunee ([http://www.parallax.com/sx/index.asp SX28], PAL). Hier gibt es auch viele weiterführende Links!

==== per CPLD ====

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das FBAS-Signal mittels eines preiswerten programmierbaren Logikchips (CPLD) zu erzeugen. Da der Farbträger mittels DDS aus dem Systemtakt gewonnen wird, ist zur Vermeidung von Interferenzstörungen eine Tiefpassfilterung der erzeugten Signale notwendig.

Weblinks:

* [http://www.jcwolfram.de/projekte/vhdl/fbas_enc/main.php FBAS-Encoder]