Plog - язык для програмируемой логики

(Старые версии: 2007-01-08)

Идея состоит в построении процедурного Си-подобного языка, который бы однозначным образом компилировался в Верилог.

Язык Си часто называют высокоуровневым ассемблером. В этом есть определенная сермяжная правда: опытный программист хорошо представляет себе, в какие ассемблерные конструкции превращается Си-шный код. Нечто аналогичное хочется проделать с Верилогом.

Отличие разработки на Верилоге от традиционного программирования состоит в существенно более высоком уровне параллелизма. Система создается как некоторое количество конечных автоматов, фукнционирующих одновременно. Каждый из конечных автоматов имеет несколько десятков, реже - сотен состояний. Количество таких автоматов - тысячи и десятки тысяч.

Традиционная же программа представляет собой один конечный автомат, имеющий сотни тысяч и миллионы состояний. Каждое значение регистра адреса команды (PC) есть одно состояние конечного автомата. Иногда программа может состоять из нескольких конечных автоматов, если в ней используются потоки.

Представляется интересным проект языка — надстройки над Верилогом, позволяющего писать программы в процедурном стиле, но оставляющего свободу доступа к низкому уровню для инженера-электроника.

В качестве учебного проекта рассмотрим пешеходный светофор.

Имеем следующее оборудование:

• светофор для автомобилей, три сигнала: красный, желтый, зеленый
• светофор для пешеходов, два сигнала: стойте, идите
• кнопка запроса на переход для пешехода
• служебная кнопка сброса светофора в исходное состояние
• генератор импульсов, задающий время

В обычном состоянии автомобильный светофор должен быть открыт (зеленый), а пешеходный - закрыт (красный). По нажатию пешеходной кнопки светофоры должны переключиться, открыв пешеходный переход, затем вернуться в исходное состояние.

Проектируемый модуль имеет три входа и пять выходов:

          ________
   rst ---|      |--- red
   clk ---|      |--- yellow
	  |      |--- green
	  |      |
button ---|      |--- stop
	  |      |--- walk
	  |______|

Фазы светофора:

• Зеленый для автомобилей, “стойте” для пешеходов. Обычное состояние при отсутствии пешеходов.
• Мигает зеленый для автомобилей, горит “стойте” для пешеходов. Включается через некоторое время (не более 30 секунд) после нажатия кнопки запроса. Длится три секунды.
• Жёлтый для автомобилей, “стойте” для пешеходов. Длится три секунды.
• Красный для автомобилей, “идите” для пешеходов. Длится десять секунд.
• Красный для автомобилей, мигает “идите” для пешеходов. Длится три секунды.
• Жёлтый+красный для автомобилей, “стойте” для пешеходов. Длится одну секунду.

“Примерная” реализация светофора на языке Plog приведена в файле tligt-plog. Спецификация языка еще не готова, пока только образец кода.

После компиляции должен получиться код на Верилоге примерно следующего вида: tlight-v.

• Yacc-грамматика языка Си
• Грамматика языка Верилог
• On-line Verilog quick reference