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

#	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
07	TD4メモリ実装
09	未定

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のverilog化
メモリ部分を作る

実際のコード

メモリ部分を作成してみたがシミュレータだと上手く動かないので明日以降デバッグ

`timescale 1ns / 1ps
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// 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 finish_flag;
reg [3:0]   program_counter;
reg [7:0]   program;

reg [7:0] MEM[3:0];

reg [3:0] command;
reg [3:0] im;

initial begin
    MEM[0] = 8'b00110001;
    MEM[1] = 8'b01110001;
    MEM[2] = 8'b00000001;
    MEM[3] = 8'b01010001;
    MEM[4] = 8'b10010000;
    MEM[5] = 8'b00000000;
    MEM[7] = 8'b00000000;
    MEM[8] = 8'b00000000;
    MEM[9] = 8'b00000000;
    MEM[10] = 8'b00000000;
    MEM[11] = 8'b00000000;
    MEM[12] = 8'b00000000;
    MEM[13] = 8'b00000000;
    MEM[14] = 8'b00000000;
    MEM[15] = 8'b00000000;
    led = 4'b0000;
end

always @(posedge CLK100MHZ ) begin
// MEMからかprogram_counterのアドレスの命令をprogramに読み込む
    program = MEM[program_counter];
    command = program[7:4];
    im = program[3:0];

// 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

    if (finish_flag) begin
        case (command)
            4'b0000:begin    
                { carry , register_a } = register_a + im;
                { finish_flag, program_counter } = program_counter + 1;
            end
            4'b0101:begin    
                { carry , register_b } = register_b + im;
                { finish_flag, program_counter } = program_counter + 1;
            end
            4'b0011:begin    
                register_a = im;
                { finish_flag, program_counter } = program_counter + 1;
            end
            4'b0111:begin    
                register_b = im;
                { finish_flag, program_counter } = program_counter + 1;
            end
            4'b0001:begin    
                register_a = register_b;
                { finish_flag, program_counter } = program_counter + 1;
            end
            4'b0100: begin    
                register_b = register_a;
                { finish_flag, program_counter } = program_counter + 1;
            end
            4'b1111:begin    
                program_counter = im;
              
            end
            4'b1110:begin
                if(!carry)
                    program_counter = im;
            end
            4'b0010:begin    
                register_a = sw;
                { finish_flag, program_counter } = program_counter + 1;
            end
            4'b0110:begin    
                register_b = sw;
                { finish_flag, program_counter } = program_counter + 1;
            end
            4'b1001:begin    
                led = register_b;
                { finish_flag, program_counter } = program_counter + 1;
            end
            4'b1011:begin    
                led = im;
                { finish_flag, program_counter } = program_counter + 1;
            end
        endcase
    end
end 


endmodule

今日はここまで

25日終了時の目標

目次

環境

今日のゴール

実際のコード