Progettazione di una stazione anemometrica: aspetti software

Per programmare la logica CPLD abbiamo usato il linguaggio di descrizione hardware VHDL [Brandolese C., 2005], un linguaggio molto semplice, ma nel contempo molto potente. L'esplosione della complessità dei sistemi digitali infatti ha portato alla necessità di metodi sistematici per la progettazione e il controllo della correttezza [Bartolini S., 2004]:
- descrizione delle specifiche;
- documentazione;
- correttezza funzionale;
- simulazione di possibili soluzioni;
- sintesi automatica.
L'approccio che abbiamo usato nella scrittura del codice VHDL per la descrizione dell'hardware da implementare nella logica programmabile è stato di tipo sincrono. Il nostro metodo di progettazione VHDL è stato di tipo top-down; abbiamo eseguito una partizione dell‟intero progetto in 11 blocchi “elementari”, testati separatamente sulla scheda, che poi abbiamo collegato insieme per formare la struttura completa. Operando in questa maniera, abbiamo potuto riutilizzare più volte il blocchetto col divisore di clock ed abbiamo così potuto riportare il problema generale, più complesso, in singoli problemi molto più semplici. Nella fase di testing abbiamo inserito nel progetto generale un blocchetto alla volta (fra quelli già testati separatamente e funzionanti), così da poter provare progressivamente ogni sotto-blocco del programma, fino alla versione completa.
All'inizio per eseguire le prove in laboratorio non abbiamo usato direttamente l'anemometro/anemoscopio digitale in nostro possesso, ma abbiamo scritto un test-bench sempre in VHDL, cioè un programma che simulava i tre ingressi digitali della nostra CPLD (velocità, direzione del vento e la temperatura) a partire dal segnale di clock della scheda. In pratica era la stessa logica programmabile che creava (internamente) i segnali d'ingresso, che poi venivano applicati ai successivi blocchi di calcolo. Per controllare la correttezza della sequenza di dati, inviata in uscita dalla logica, trasmettevamo via radio i dati ad un PC portatile in cui venivano decodificati e verificati.