FPGAに再入門しようと思いたちFPGAプログラミング大全Xilinx編第2版を頭からやっていく7日目
時期的にも良いので一人Advent Calendarで25日続ける
FPGAプログラミング大全ではCPUを作る方に行かないのでしばらくCPUの作り方と合わせてやっていくことにする
25日終了時の目標
4004等の実CPUの実装
目次
| # | タイトル |
|---|---|
| 01 | ツール導入 |
| 02 | 実機テスト下準備 |
| 03 | 実機テスト |
| 04 | クロック利用 |
| 05 | シミュレーション検証 |
| 06 | TD4 |
| 07 | TD4とりあえず実装 |
環境
【実装ボード】 Digilent Artix-7 35T Arty FPGA 評価キット
【OS】 Windows10
【IDE】 Vivado 2022.2
今日のゴール
TD4を実際にVerilogHDLに落とし込む
実際のコード
プログラムコードが実際にある定数に入っていたと仮定した場合に、クロックの立ち上がりでプログラムコードを実行するコード
命令は実行できるが、プログラムカウンタの値を参照してプログラムの実体を読んでくる場所がまだできていない
また、実際のプログラムを保存しておく場所がないのでそれも作らないといけない
`timescale 1ns / 1ps
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// Company:
// Engineer:
//
// Create Date: 2022/12/02 22:34:10
// Design Name:
// Module Name: LED_Test
// Project Name:
// Target Devices:
// Tool Versions:
// Description:
//
// Dependencies:
//
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
//
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
module LED_Test(
input CLK100MHZ,
input [3:0] sw,
output reg [3:0] led
);
reg [3:0] register_a;
reg [3:0] register_b;
reg carry;
reg [3:0] program_counter;
reg [7:0] program;
wire command = program[7:4];
wire im = program[3:0];
always @(posedge CLK100MHZ ) begin
// TODO どこからかprogram_counterのアドレスの命令をprogramに読み込む
// 命令 意味 オペコード
// ADD A, Im AレジスタにImを加算 0000
// ADD B, Im BレジスタにImを加算 0101
// MOV A, Im AレジスタにImを入れる 0011
// MOV B, Im BレジスタにImを入れる 0111
// MOV A, B AレジスタにBのデータを入れる 0001
// MOV B, A BレジスタにAのデータを入れる 0100
// JMP Im Imアドレスにジャンプ(絶対アドレスのみサポート) 1111
// INC Im キャリーフラグがない場合のみImアドレスにジャンプ（必ず加算命令の直後のみ実行） 1110
// IN A 入力ポートからAレジスタに転送 0010
// IN B 入力ポートからBレジスタに転送 0110
// OUT B Bレジスタのデータを出力ポートに転送 1001
// OUT Im データをそのまま出力ポートに転送 1011
case (command)
4'b0000:begin
{ carry , register_a } = register_a + im;
end
4'b0101:begin
{ carry , register_b } = register_b + im;
end
4'b0011:begin
register_a = im;
end
4'b0111:begin
register_b = im;
end
4'b0001:begin
register_a = register_b;
end
4'b0100: begin
register_b = register_a;
end
4'b1111:begin
program_counter = im;
end
4'b1110:begin
if(!carry)
program_counter = im;
end
4'b0010:begin
register_a = sw;
end
4'b0110:begin
register_b = sw;
end
4'b1001:begin
led = register_b;
end
4'b1011:begin
led = im;
end
endcase
end
endmodule
今日はここまで