Verilog-HDL Tutorial (5)
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Verilog-HDL Tutorial Using DE0 FPGA Board
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Verilog-HDL Tutorial (5)
- 1. 1 Verilog-HDL 講習会DE0編(5) 組合せ回路記述(続) 12, June, 2013 鹿児島大学 中原 啓貴
- 5. 5 課題: 信号選択回路 (2-MUX) s x1 x2 y 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 2-MUX x1 x2 y s 選択信号 s が0のときは x1 を選択, s が 1 のときは x2 を選択する回路
- 6. 6 信号選択回路 (2-MUX) の MIL記号による表現 2-MUX x1 x2 y s 選択信号 s が0のときは x1 を選択, s が 1 のときは x2 を選択する回路 y = s x1 v s x2 x1 x2 s y SW[0] SW[1] SW[2] LEDG[0] LEDG[0] SW[2] SW[1] SW[0]
- 9. 9 "EDA Tool Settings"の "Simulation"を選択 "Tool name"で"ModelSim-Altera"を選択 "Format for output netlist"で"Verilog-HDL"を選択
- 10. 10 合成の実行 クリック コンピュータ (Quartus II)に I/Oの設定を読み込ませる ために合成を行います。 "Full Compilation was succesful"と 表示されればOK
- 11. テストベンチのテンプレート生成 11 「Start Test Bench Template Writer」を選択
- 12. テストベンチの読み込み (プロジェクト毎に1回行えばよい) 12 シミュレータ指定と 同じく、Settingsを呼び出し、 "EDA Tool Settings"の "Simulation"を選択 "Compile test bench"にチェックをつけて、 Test Benchesをクリック
- 13. テストベンチの読み込み 13 "New"をクリック "Test bench and simulation files" の File name 内の「...」をクリック
- 15. ModelSim(Altera版)の起動 15 クリック Library をクリック テストベンチ DE0_TOP_vlg_tst を 右クリック→Editを選択
- 16. 16 テストベンチ記述 赤枠で囲った部分を記述 整数を宣言(テストベンチのみ使える). 整数は32ビットです。つまり、 reg [31:0]i ;と同じ. iを初期化 for文はテストベンチのみ使えます. ただし, C言語のような i++ は使えません！ コメントアウト
- 18. 18 合成の実行 クリック Quartus IIに戻って 合成しましょう "Full Compilation was succesful"と 表示されればOK
- 21. 21 コンフィギュレーションを開始 USB-Blaster, JTAGモード, Programにチェックを確認 確認したら Start を クリック Progress に "100%(Successful)" と表示されれば成功
- 22. 22 スライドスイッチSW2 がオフのときは LEDGがSW0と同期して点滅, SW2がオンのときはLEDGがSW1と 同期して点滅するかチェック 動作確認 シミュレーション結果と一致しましたか？
- 24. 24 解説 • Verilog-HDLのコメントアウト ‒ 「//」：一行をコメントアウト ‒ 「/* */」：複数行をコメントアウト C言語と同じです • 条件演算子 assign 信号名 = ( 条件文) ? Val真 : Val偽; (Val真…真のときに代入される値 Val偽…偽のときに代入される値) ※多ビットの条件、値の代入も可能 assign s[2:0] = (a[1:0] < 2'b10 ) ? 3'b010 : 3'b111;
- 26. 26 スライドスイッチSW2 がオフのときは LEDGがSW0と同期して点滅, SW2がオンのときはLEDGがSW1と 同期して点滅するはず DE0ボードに書込んで動作確認 同じ動作になりましたか？
- 27. 27 複雑な条件式の記述 • 条件演算子や論理式 ‒ 複雑な条件分岐の記述は困難 ‒ 可読性が悪い • If文を使いたい！ assign f = ( c1 == 1'b0) ? ( ( c2 == 1'b0) ? 2'b00 : 2'b01) : ((c2 == 1'b0) ? 2'b10 : 2'b11); if( c1 == 1'b0) { if( c2 == 1'b0) { f = 2'b00; } else { f = 2'b01; } } else { if( c2 == 1'b0) { f = 2'b10; } else { f = 2'b11; } }
- 29. 29 解説 • Function文 ‒ 関数のようなもの ‒ モジュール呼び出しと異なり、モジュール内に記述 • 呼び出し： assign = (Function名)(ポート・リスト); • 関数： function (ビット幅)(Function名); (ポート宣言); (関数記述, if文など) 代入は assign 不要. ただし, (Function名)=(値); endfunction 癖がある記述なので、たくさん書いて慣れよう！ C言語の中括弧「 { 」「 } 」は 「begin」「end」になります 変数の順序が一致 しなければならない！
- 31. 31 スライドスイッチSW2 がオフのときは LEDGがSW0と同期して点滅, SW2がオンのときはLEDGがSW1と 同期して点滅するはず DE0ボードに書込んで動作確認 同じ動作になりましたか？
- 32. 32 ルック・アップ・ テーブル (真理値表記述) ここを記述 以前の記述を コメントアウト (/* */ を使ってみよう) 論理合成 ↓ シミュレーション とFPGAで 動作を確認する 複数の信号は 「{ }」でまとめる
- 33. 33 解説 • Case文：真理値表を記述 Function文に使える ‒ もう一つの使用法は後日します case ( 変数リスト(複数記述してもよい)) (一致する値): (Function名) = (値); endcase 全ての組合せを記述 複数記述するときは「{ }」を使う
- 34. 34 まとめ • 複雑な組合せ回路を記述する方法 ‒ 論理式: 記述量が少ないが可読性が悪い • 算術演算も記述可能（全加算器を設計しましたよね） ‒ 条件演算子: 単純な条件演算の記述に向く • 複雑な条件演算には向かない ‒ Function文 • If文：記述量が多いが可読性がよい • Case文：最も記述量が多いが、設計・可読性に優れる 目的の回路に応じて適切な記述を選択するのが 設計者の仕事(センス)
- 35. 35 課題1 • デマルチプレクサを論理式, 条件演算子, If文, case文で記述し、シミュレーションとFPGAで 動作を確認せよ De-MUXx s y[0] y[1] s x y[0] y[1] 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 1
- 36. 課題2 • スライドスイッチ(3ビット)の値を 7セグメントLEDに表示せよ (注意: 7セグメントLEDは負論理、つまり0のとき点灯,1 のとき消灯する) 36 OFF, OFF, OFF OFF, OFF, ON ON, ON, ON