ずっとFPGA初心者（その２：状態を覚える）

その２

最初は続くかどうか心配していたが、めでたくその２を迎える。今後、その１の内容から、初心者レベルで、少しずつトライ＆アレンジしてみたい。なお、その２以降、用いるボードおよび開発環境は、すべてその１と同じである。

状態を覚えておく

今回のお題は、回路内で状態を覚えておくというもの。

ソフトウェアエンジニアには馴染みがないところ

FPGAのHDL（言語）には、同時に処理を行うものと順番に処理を行うものとがある。後者については、VHDLでは、Process文というのものを使う。これらについては、このサイトなどに説明があり、同時処理文、順次処理文などと呼ばれるらしい。

例題

ボタンを押したらLEDが点灯し、再度ボタンを押したら消灯するもの。

コード

上記を実現するVHDLのコードは次のようなものとなる。

BtnLedOnOff.vhd

library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;

entity BtnLedOnOff is
	port (
		BTN:	in std_logic;
		LED: 	out std_logic);
end BtnLedOnOff;

architecture RTL of BtnLedOnOff is
signal LedFlag: std_logic := '1'; -- 1:消灯 0:点灯
	
begin -- 実コードはじまり	
	process (BTN) -- ① ここから
	begin
		if (BTN='0') then
			LedFlag <= not LedFlag;
		end if;
	end process;  -- ① ここまで
	
	LED <= LedFlag; -- ②
	
	-- #1 and #2 go at the same time.
end RTL; -- 実コードおわり

コードのはじまりからおわり（「begin」から「end RTL」）において、①と②とは同時に処理され（同時処理文）、①内は順番に処理される（順次処理文）。①では、「Process」の次のカッコ内の信号が変化した時に、①内の処理が順番の処理される。カッコ内の信号を「センシティビティリスト」と呼ぶ。

ボタンが押された時（負論理：押下は'0'）に、内部信号であるLedFlagを反転させる。いわば、LedFlagがStaticな状態変数のようなものとなる。（シロートなのでこの説明の仕方が適切か不明であるが。）

ちなみに、下記コード

-- これはNGです
	process (BTN)
	begin
		if (BTN='0') then
			LED <= not LED;
		end if;
	end process; 

は、Quartusの「Start Analysis & Elaboration」でエラーが発生し、Buildできず。Quartusのエラーメッセージは下記のようなもの。

"Error (10309): VHDL Interface Declaration error in BtnLedOnOff.vhd(18): interface object "LED" of mode out cannot be read. Change object mode to buffer."というエラーである。直接信号を変化させることができないのであろうか？？　（勉強不足状態）

なお、実動作（写真など）は自明なので省略。

最後に

ソフト屋には、まだ馴染めない。