firstcommit
This commit is contained in:
@@ -0,0 +1,51 @@
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사용법
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1. ASM을 HEX로 변환
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python asmtohex.py led.asm
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결과:
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led.hex
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2. HEX를 COM3로 전송
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python hexsend.py led.hex
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pyserial 설치:
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pip install pyserial
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명령어 포맷:
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16bit = opcode[15:12] + operand[11:0]
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명령어:
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NOP 0x0
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LOAD n 0x1
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INC 0x2
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DEC 0x3
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JMP addr 0x4
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JZ addr 0x5
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||||
JNZ addr 0x6
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LED_ON 0x7
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LED_OFF 0x8
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DELAY n 0x9
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led.asm 변환 결과:
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1005
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7000
|
||||
9064
|
||||
8000
|
||||
9064
|
||||
3000
|
||||
6001
|
||||
5008
|
||||
7000
|
||||
4008
|
||||
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||||
시리얼 전송 바이트:
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||||
10 05 70 00 90 64 80 00 90 64 30 00 60 01 50 08 70 00 40 08
|
||||
@@ -0,0 +1,132 @@
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||||
#!/usr/bin/env python3
|
||||
import sys
|
||||
from pathlib import Path
|
||||
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||||
OPCODE = {
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"NOP": 0x0,
|
||||
"LOAD": 0x1,
|
||||
"INC": 0x2,
|
||||
"DEC": 0x3,
|
||||
"JMP": 0x4,
|
||||
"JZ": 0x5,
|
||||
"JNZ": 0x6,
|
||||
"LED_ON": 0x7,
|
||||
"LED_OFF": 0x8,
|
||||
"DELAY": 0x9,
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}
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def remove_comment(line):
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||||
return line.split(";")[0].strip()
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def parse_number(text):
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text = text.strip()
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if text.lower().startswith("0x"):
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return int(text, 16)
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||||
if text.lower().startswith("0b"):
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return int(text, 2)
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return int(text, 10)
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||||
def assemble(asm_text):
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labels = {}
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instructions = []
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pc = 0
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# 1차 패스: 라벨 주소 수집
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||||
for raw_line in asm_text.splitlines():
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line = remove_comment(raw_line)
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||||
if not line:
|
||||
continue
|
||||
|
||||
if line.endswith(":"):
|
||||
label = line[:-1].strip()
|
||||
if label in labels:
|
||||
raise ValueError(f"중복 라벨: {label}")
|
||||
labels[label] = pc
|
||||
continue
|
||||
|
||||
if ":" in line:
|
||||
label_part, inst_part = line.split(":", 1)
|
||||
label = label_part.strip()
|
||||
inst_line = inst_part.strip()
|
||||
|
||||
if label in labels:
|
||||
raise ValueError(f"중복 라벨: {label}")
|
||||
|
||||
labels[label] = pc
|
||||
|
||||
if inst_line:
|
||||
instructions.append(inst_line)
|
||||
pc += 1
|
||||
|
||||
continue
|
||||
|
||||
instructions.append(line)
|
||||
pc += 1
|
||||
|
||||
machine = []
|
||||
|
||||
# 2차 패스: 명령어 변환
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||||
for addr, line in enumerate(instructions):
|
||||
parts = line.replace(",", " ").split()
|
||||
|
||||
if not parts:
|
||||
continue
|
||||
|
||||
mnemonic = parts[0].upper()
|
||||
|
||||
if mnemonic not in OPCODE:
|
||||
raise ValueError(f"{addr}: 알 수 없는 명령어: {mnemonic}")
|
||||
|
||||
opcode = OPCODE[mnemonic]
|
||||
operand = 0
|
||||
|
||||
if len(parts) >= 2:
|
||||
arg = parts[1]
|
||||
if arg in labels:
|
||||
operand = labels[arg]
|
||||
else:
|
||||
operand = parse_number(arg)
|
||||
|
||||
if operand < 0 or operand > 0x0FFF:
|
||||
raise ValueError(f"{addr}: operand 범위 초과 0~4095: {operand}")
|
||||
|
||||
word = (opcode << 12) | (operand & 0x0FFF)
|
||||
machine.append(word)
|
||||
|
||||
return machine, labels, instructions
|
||||
|
||||
def main():
|
||||
if len(sys.argv) != 2:
|
||||
print("사용법: python asmtohex.py led.asm")
|
||||
sys.exit(1)
|
||||
|
||||
asm_path = Path(sys.argv[1])
|
||||
|
||||
if not asm_path.exists():
|
||||
print(f"파일 없음: {asm_path}")
|
||||
sys.exit(1)
|
||||
|
||||
hex_path = asm_path.with_suffix(".hex")
|
||||
asm_text = asm_path.read_text(encoding="utf-8")
|
||||
|
||||
machine, labels, instructions = assemble(asm_text)
|
||||
|
||||
with hex_path.open("w", encoding="utf-8") as f:
|
||||
for word in machine:
|
||||
f.write(f"{word:04X}\n")
|
||||
|
||||
print("라벨:")
|
||||
for name, addr in labels.items():
|
||||
print(f" {name} = {addr}")
|
||||
|
||||
print()
|
||||
print("기계어:")
|
||||
for addr, word in enumerate(machine):
|
||||
print(f" {addr:02d}: {word:04X} ; {instructions[addr]}")
|
||||
|
||||
print()
|
||||
print(f"HEX 생성 완료: {hex_path}")
|
||||
|
||||
if __name__ == "__main__":
|
||||
main()
|
||||
@@ -0,0 +1,85 @@
|
||||
#!/usr/bin/env python3
|
||||
import sys
|
||||
import time
|
||||
from pathlib import Path
|
||||
|
||||
try:
|
||||
import serial
|
||||
except ImportError:
|
||||
print("pyserial이 필요합니다.")
|
||||
print("설치: pip install pyserial")
|
||||
sys.exit(1)
|
||||
|
||||
PORT = "COM3"
|
||||
BAUD = 115200
|
||||
|
||||
def read_hex_file(hex_path):
|
||||
data = bytearray()
|
||||
|
||||
for line_no, raw_line in enumerate(hex_path.read_text(encoding="utf-8").splitlines(), start=1):
|
||||
line = raw_line.split(";")[0].strip()
|
||||
|
||||
if not line:
|
||||
continue
|
||||
|
||||
line = line.replace("0x", "").replace("0X", "")
|
||||
|
||||
if len(line) != 4:
|
||||
raise ValueError(f"{line_no}번째 줄 오류: 16비트 HEX 4자리여야 함: {raw_line}")
|
||||
|
||||
word = int(line, 16)
|
||||
|
||||
high = (word >> 8) & 0xFF
|
||||
low = word & 0xFF
|
||||
|
||||
data.append(high)
|
||||
data.append(low)
|
||||
|
||||
return data
|
||||
|
||||
def main():
|
||||
if len(sys.argv) != 2:
|
||||
print("사용법: python hexsend.py led.hex")
|
||||
sys.exit(1)
|
||||
|
||||
hex_path = Path(sys.argv[1])
|
||||
|
||||
if not hex_path.exists():
|
||||
print(f"파일 없음: {hex_path}")
|
||||
sys.exit(1)
|
||||
|
||||
send_data = read_hex_file(hex_path)
|
||||
|
||||
|
||||
send_data.append(0xFF)
|
||||
send_data.append(0xFF)
|
||||
|
||||
|
||||
print(f"파일: {hex_path}")
|
||||
print(f"전송 바이트 수: {len(send_data)}")
|
||||
print("전송 데이터:")
|
||||
print(send_data.hex(" ").upper())
|
||||
|
||||
ser = serial.Serial(
|
||||
port=PORT,
|
||||
baudrate=BAUD,
|
||||
bytesize=serial.EIGHTBITS,
|
||||
parity=serial.PARITY_NONE,
|
||||
stopbits=serial.STOPBITS_ONE,
|
||||
timeout=1
|
||||
)
|
||||
|
||||
time.sleep(2)
|
||||
|
||||
ser.reset_input_buffer()
|
||||
ser.reset_output_buffer()
|
||||
|
||||
ser.write(send_data)
|
||||
ser.flush()
|
||||
ser.close()
|
||||
|
||||
print()
|
||||
print(f"{PORT}, {BAUD}bps 전송 완료")
|
||||
|
||||
if __name__ == "__main__":
|
||||
main()
|
||||
@@ -0,0 +1,18 @@
|
||||
LOAD 1 ; R0 = 5
|
||||
|
||||
LOOP:
|
||||
LED_ON ; LED 켜기
|
||||
DELAY 300 ; 대기
|
||||
|
||||
LED_OFF ; LED 끄기
|
||||
DELAY 300 ; 대기
|
||||
|
||||
DEC ; R0 = R0 - 1
|
||||
|
||||
JNZ LOOP ; R0 != 0이면 LOOP로 이동
|
||||
|
||||
JZ END_ON ; R0 == 0이면 END_ON으로 이동
|
||||
|
||||
END_ON:
|
||||
LED_ON ; LED 켠 상태 유지
|
||||
JMP END_ON ; 무한 반복
|
||||
@@ -0,0 +1,10 @@
|
||||
1001
|
||||
7000
|
||||
912C
|
||||
8000
|
||||
912C
|
||||
3000
|
||||
6001
|
||||
5008
|
||||
7000
|
||||
4008
|
||||
@@ -0,0 +1,315 @@
|
||||
library ieee;
|
||||
use ieee.std_logic_1164.all;
|
||||
use ieee.numeric_std.all;
|
||||
|
||||
entity micom is
|
||||
port (
|
||||
clk : in std_logic; -- 50MHz
|
||||
reset : in std_logic; -- High reset
|
||||
uart_rx : in std_logic;
|
||||
led : out std_logic
|
||||
);
|
||||
end entity;
|
||||
|
||||
architecture rtl of micom is
|
||||
|
||||
constant CLK_FREQ : integer := 50000000;
|
||||
constant BAUD_RATE : integer := 115200;
|
||||
constant BAUD_CNT : integer := CLK_FREQ / BAUD_RATE;
|
||||
|
||||
type ram_type is array (0 to 255) of std_logic_vector(15 downto 0);
|
||||
signal prog_ram : ram_type := (others => x"0000");
|
||||
|
||||
type uart_state_type is (
|
||||
UART_IDLE,
|
||||
UART_START,
|
||||
UART_DATA,
|
||||
UART_STOP
|
||||
);
|
||||
|
||||
signal uart_state : uart_state_type := UART_IDLE;
|
||||
signal baud_counter : integer range 0 to BAUD_CNT := 0;
|
||||
signal bit_index : integer range 0 to 7 := 0;
|
||||
|
||||
signal rx_shift : std_logic_vector(7 downto 0) := (others => '0');
|
||||
signal rx_byte : std_logic_vector(7 downto 0) := (others => '0');
|
||||
signal rx_valid : std_logic := '0';
|
||||
|
||||
signal byte_high : std_logic_vector(7 downto 0) := (others => '0');
|
||||
signal rx_phase : std_logic := '0';
|
||||
|
||||
signal wr_addr : integer range 0 to 255 := 0;
|
||||
signal cpu_run : std_logic := '0';
|
||||
|
||||
type cpu_state_type is (
|
||||
CPU_LOAD_PROGRAM,
|
||||
CPU_FETCH,
|
||||
CPU_DECODE,
|
||||
CPU_DELAY
|
||||
);
|
||||
|
||||
signal cpu_state : cpu_state_type := CPU_LOAD_PROGRAM;
|
||||
|
||||
signal pc : integer range 0 to 255 := 0;
|
||||
signal inst : std_logic_vector(15 downto 0) := x"0000";
|
||||
|
||||
signal opcode : std_logic_vector(3 downto 0);
|
||||
signal operand : unsigned(11 downto 0);
|
||||
|
||||
signal r0 : unsigned(15 downto 0) := (others => '0');
|
||||
signal zflag : std_logic := '0';
|
||||
|
||||
signal delay_counter : unsigned(31 downto 0) := (others => '0');
|
||||
|
||||
begin
|
||||
|
||||
opcode <= inst(15 downto 12);
|
||||
operand <= unsigned(inst(11 downto 0));
|
||||
|
||||
--------------------------------------------------------------------
|
||||
-- UART RX
|
||||
--------------------------------------------------------------------
|
||||
process(clk, reset)
|
||||
begin
|
||||
if reset = '1' then
|
||||
uart_state <= UART_IDLE;
|
||||
baud_counter <= 0;
|
||||
bit_index <= 0;
|
||||
rx_shift <= (others => '0');
|
||||
rx_byte <= (others => '0');
|
||||
rx_valid <= '0';
|
||||
|
||||
elsif rising_edge(clk) then
|
||||
rx_valid <= '0';
|
||||
|
||||
case uart_state is
|
||||
|
||||
when UART_IDLE =>
|
||||
if uart_rx = '0' then
|
||||
baud_counter <= BAUD_CNT / 2;
|
||||
uart_state <= UART_START;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
when UART_START =>
|
||||
if baud_counter = 0 then
|
||||
if uart_rx = '0' then
|
||||
baud_counter <= BAUD_CNT - 1;
|
||||
bit_index <= 0;
|
||||
uart_state <= UART_DATA;
|
||||
else
|
||||
uart_state <= UART_IDLE;
|
||||
end if;
|
||||
else
|
||||
baud_counter <= baud_counter - 1;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
when UART_DATA =>
|
||||
if baud_counter = 0 then
|
||||
rx_shift(bit_index) <= uart_rx;
|
||||
baud_counter <= BAUD_CNT - 1;
|
||||
|
||||
if bit_index = 7 then
|
||||
uart_state <= UART_STOP;
|
||||
else
|
||||
bit_index <= bit_index + 1;
|
||||
end if;
|
||||
else
|
||||
baud_counter <= baud_counter - 1;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
when UART_STOP =>
|
||||
if baud_counter = 0 then
|
||||
rx_byte <= rx_shift;
|
||||
rx_valid <= '1';
|
||||
uart_state <= UART_IDLE;
|
||||
else
|
||||
baud_counter <= baud_counter - 1;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
end case;
|
||||
end if;
|
||||
end process;
|
||||
|
||||
--------------------------------------------------------------------
|
||||
-- Loader
|
||||
-- 실행 중 새 UART 데이터가 들어오면 자동 초기화 후 재다운로드
|
||||
--------------------------------------------------------------------
|
||||
process(clk, reset)
|
||||
variable word_data : std_logic_vector(15 downto 0);
|
||||
begin
|
||||
if reset = '1' then
|
||||
byte_high <= (others => '0');
|
||||
rx_phase <= '0';
|
||||
wr_addr <= 0;
|
||||
cpu_run <= '0';
|
||||
|
||||
elsif rising_edge(clk) then
|
||||
|
||||
if rx_valid = '1' then
|
||||
|
||||
-- CPU 실행 중 새 데이터가 들어오면 기존 실행 중지 후 재다운로드 시작
|
||||
if cpu_state /= CPU_LOAD_PROGRAM then
|
||||
wr_addr <= 0;
|
||||
rx_phase <= '0';
|
||||
cpu_run <= '0';
|
||||
byte_high <= rx_byte;
|
||||
rx_phase <= '1';
|
||||
|
||||
else
|
||||
if rx_phase = '0' then
|
||||
byte_high <= rx_byte;
|
||||
rx_phase <= '1';
|
||||
|
||||
else
|
||||
word_data := byte_high & rx_byte;
|
||||
|
||||
if word_data = x"FFFF" then
|
||||
cpu_run <= '1';
|
||||
rx_phase <= '0';
|
||||
|
||||
else
|
||||
prog_ram(wr_addr) <= word_data;
|
||||
|
||||
if wr_addr < 255 then
|
||||
wr_addr <= wr_addr + 1;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
rx_phase <= '0';
|
||||
end if;
|
||||
end if;
|
||||
end if;
|
||||
end if;
|
||||
end if;
|
||||
end process;
|
||||
|
||||
--------------------------------------------------------------------
|
||||
-- CPU
|
||||
--------------------------------------------------------------------
|
||||
process(clk, reset)
|
||||
begin
|
||||
if reset = '1' then
|
||||
cpu_state <= CPU_LOAD_PROGRAM;
|
||||
pc <= 0;
|
||||
inst <= x"0000";
|
||||
r0 <= (others => '0');
|
||||
zflag <= '0';
|
||||
delay_counter <= (others => '0');
|
||||
led <= '0';
|
||||
|
||||
elsif rising_edge(clk) then
|
||||
|
||||
-- 실행 중 UART 데이터가 들어오면 CPU를 초기화하고 다운로드 모드로 전환
|
||||
if rx_valid = '1' and cpu_state /= CPU_LOAD_PROGRAM then
|
||||
cpu_state <= CPU_LOAD_PROGRAM;
|
||||
pc <= 0;
|
||||
inst <= x"0000";
|
||||
r0 <= (others => '0');
|
||||
zflag <= '0';
|
||||
delay_counter <= (others => '0');
|
||||
led <= '0';
|
||||
|
||||
else
|
||||
case cpu_state is
|
||||
|
||||
when CPU_LOAD_PROGRAM =>
|
||||
if cpu_run = '1' then
|
||||
pc <= 0;
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
when CPU_FETCH =>
|
||||
inst <= prog_ram(pc);
|
||||
|
||||
if pc < 255 then
|
||||
pc <= pc + 1;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_DECODE;
|
||||
|
||||
when CPU_DECODE =>
|
||||
case opcode is
|
||||
|
||||
when x"0" =>
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"1" =>
|
||||
r0 <= resize(operand, 16);
|
||||
|
||||
if operand = 0 then
|
||||
zflag <= '1';
|
||||
else
|
||||
zflag <= '0';
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"2" =>
|
||||
r0 <= r0 + 1;
|
||||
|
||||
if r0 + 1 = 0 then
|
||||
zflag <= '1';
|
||||
else
|
||||
zflag <= '0';
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"3" =>
|
||||
r0 <= r0 - 1;
|
||||
|
||||
if r0 - 1 = 0 then
|
||||
zflag <= '1';
|
||||
else
|
||||
zflag <= '0';
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"4" =>
|
||||
pc <= to_integer(operand(7 downto 0));
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"5" =>
|
||||
if zflag = '1' then
|
||||
pc <= to_integer(operand(7 downto 0));
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"6" =>
|
||||
if zflag = '0' then
|
||||
pc <= to_integer(operand(7 downto 0));
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"7" =>
|
||||
led <= '1';
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"8" =>
|
||||
led <= '0';
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"9" =>
|
||||
delay_counter <= to_unsigned(to_integer(operand) * 50000, 32);
|
||||
cpu_state <= CPU_DELAY;
|
||||
|
||||
when others =>
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
end case;
|
||||
|
||||
when CPU_DELAY =>
|
||||
if delay_counter = 0 then
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
else
|
||||
delay_counter <= delay_counter - 1;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
end case;
|
||||
end if;
|
||||
end if;
|
||||
end process;
|
||||
|
||||
end architecture;
|
||||
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 2.0 MiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 192 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 100 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 359 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 94 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 58 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 38 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 85 KiB |
@@ -0,0 +1,94 @@
|
||||
# RCO ALTERA FPGA 설계
|
||||
|
||||
|
||||
RCO ALTERA FPGA IV KIT를 이용한 FPGA 실습을 하도록 지원한다.
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---
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## FPGA CORE MODULE
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| **J1** | | | | **J2** | | | |
|
||||
|:------:|:------|:------:|:------|:------:|:------|:------:|:------|
|
||||
| 핀번호 | 핀이름 | 핀번호 | 핀이름 | 핀번호 | 핀이름 | 핀번호 | 핀이름 |
|
||||
| 1 | GND | 2 | GND | 1 | GND | 2 | GND |
|
||||
| 3 | +3.3V | 4 | +3.3V | 3 | +3.3V | 4 | +3.3V |
|
||||
| 5 | PIN_R1 | 6 | PIN_R2 | 5 | PIN_AA11 | 6 | PIN_AB11 |
|
||||
| 7 | PIN_P1 | 8 | PIN_P2 | 7 | PIN_AA13 | 8 | PIN_AB13 |
|
||||
| 9 | PIN_N1 | 10 | PIN_N2 | 9 | PIN_AA14 | 10 | PIN_AB14 |
|
||||
| 11 | PIN_M1 | 12 | PIN_M2 | 11 | PIN_AA15 | 12 | PIN_AB15 |
|
||||
| 13 | PIN_J1 | 14 | PIN_J2 | 13 | PIN_AA16 | 14 | PIN_AB16 |
|
||||
| 15 | PIN_H1 | 16 | PIN_H2 | 15 | PIN_AA17 | 16 | PIN_AB17 |
|
||||
| 17 | PIN_F1 | 18 | PIN_F2 | 17 | PIN_AA18 | 18 | PIN_AB18 |
|
||||
| 19 | PIN_E1 | 20 | PIN_D2 | 19 | PIN_AA19 | 20 | PIN_AB19 |
|
||||
| 21 | PIN_C1 | 22 | PIN_C2 | 21 | PIN_AA20 | 22 | PIN_AB20 |
|
||||
| 23 | PIN_B1 | 24 | PIN_B2 | 23 | PIN_Y22 | 24 | PIN_Y21 |
|
||||
| 25 | - | 26 | - | 25 | PIN_W22 | 26 | PIN_W21 |
|
||||
| 27 | PIN_B3 | 28 | PIN_A3 | 27 | PIN_V22 | 28 | PIN_V21 |
|
||||
| 29 | PIN_B4 | 30 | PIN_A4 | 29 | PIN_U22 | 30 | PIN_U21 |
|
||||
| 31 | PIN_C4 | 32 | PIN_C3 | 31 | PIN_R22 | 32 | PIN_R21 |
|
||||
| 33 | PIN_B5 | 34 | PIN_A5 | 33 | PIN_P22 | 34 | PIN_P21 |
|
||||
| 35 | PIN_B6 | 36 | PIN_A6 | 35 | PIN_N22 | 36 | PIN_N21 |
|
||||
| 37 | PIN_B7 | 38 | PIN_A7 | 37 | PIN_M22 | 38 | PIN_M21 |
|
||||
| 39 | PIN_B8 | 40 | PIN_A8 | 39 | PIN_L22 | 40 | PIN_L21 |
|
||||
| 41 | PIN_B9 | 42 | PIN_A9 | 41 | PIN_K22 | 42 | PIN_K21 |
|
||||
| 43 | PIN_B10 | 44 | PIN_A10 | 43 | PIN_J22 | 44 | PIN_J21 |
|
||||
| 45 | PIN_B13 | 46 | PIN_A13 | 45 | PIN_H22 | 46 | PIN_H21 |
|
||||
| 47 | PIN_B14 | 48 | PIN_A14 | 47 | PIN_F22 | 48 | PIN_F21 |
|
||||
| 49 | PIN_B15 | 50 | PIN_A15 | 49 | PIN_E22 | 50 | PIN_E21 |
|
||||
| 51 | PIN_B16 | 52 | PIN_A16 | 51 | PIN_D22 | 52 | PIN_D21 |
|
||||
| 53 | PIN_B17 | 54 | PIN_A17 | 53 | PIN_C22 | 54 | PIN_C21 |
|
||||
| 55 | PIN_B18 | 56 | PIN_A18 | 55 | PIN_B22 | 56 | PIN_B21 |
|
||||
| 57 | PIN_B19 | 58 | PIN_A19 | 57 | PIN_N20 | 58 | PIN_N19 |
|
||||
| 59 | PIN_B20 | 60 | PIN_A20 | 59 | PIN_M20 | 60 | PIN_M19 |
|
||||
| 61 | GND | 62 | GND | 61 | GND | 62 | GND |
|
||||
| 63 | VIN | 64 | VIN | 63 | VIN | 64 | VIN |
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 주요기능 테스트
|
||||
|
||||
|
||||
### 기초실습 항목 실습
|
||||
|
||||
|
||||
1. LED ON/OFF:
|
||||
2. IN_OUT:
|
||||
3. CLK:
|
||||
4. 7SEG:
|
||||
5. KEY_7SEG:
|
||||
6. CLK_7SEG:
|
||||
7. MODE_SW:
|
||||
---
|
||||
|
||||
### 소형 마이컴 제작
|
||||
|
||||
1. 마이컴설계:
|
||||
2. cmd_set:
|
||||
3. 어셈블리작성:
|
||||
4. 컴파일과작성:
|
||||
5. 다운로드작성:
|
||||
6. FPGA제작:
|
||||
7. 프로그램실습:
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
|
||||
### 모델기반설계(MATLAB/SIMULINK)
|
||||
|
||||
1. FPGA모델기반설계:
|
||||
2. 기능정의:
|
||||
3. 시뮬링크작성:
|
||||
4. VHDL코드생성:
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,5 @@
|
||||
window.MathJax = {
|
||||
tex: {
|
||||
tags: 'ams'
|
||||
}
|
||||
};
|
||||
@@ -0,0 +1,47 @@
|
||||
|
||||
# FPGA 모델기반설계
|
||||
|
||||
|
||||
MATLAB/Simulink + HDL Coder를 사용하면 블록 다이어그램으로 설계한 후 자동으로 VHDL 또는 Verilog 코드를 생성할 수 있습니다.
|
||||
|
||||
이 과정을 수행하여, 모델기반 설계에 대한 실습을 진행한다.
|
||||
|
||||
여기서는 간단한 LED 제어를 위한 모델 기반 설계를 전체 과정을 수행하여, 전체 제작에 대한 이해를 지원한다.
|
||||
|
||||
|
||||
### 주요흐름
|
||||
|
||||
```
|
||||
Simulink 모델 작성
|
||||
↓
|
||||
HDL Coder 설정
|
||||
↓
|
||||
고정소수점(Fixed Point) 변환
|
||||
↓
|
||||
HDL Workflow Advisor 실행
|
||||
↓
|
||||
VHDL 생성
|
||||
↓
|
||||
Quartus/Vivado 합성
|
||||
↓
|
||||
FPGA 다운로드
|
||||
|
||||
```
|
||||
|
||||
## 응용 예제
|
||||
|
||||
FPGA 개발자들이 가장 많이 사용하는 자동 HDL 생성 예제는 다음과 같은 것이 있다.
|
||||
|
||||
|
||||
- UART TX/RX
|
||||
- FIR Filter
|
||||
- FFT
|
||||
- PID Controller
|
||||
- Motor Control
|
||||
- PWM Generator
|
||||
- CNN AI Accelerator
|
||||
- Ethernet MAC
|
||||
- Video Processing Pipeline
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,133 @@
|
||||
|
||||
# 기능정의
|
||||
|
||||
|
||||
## 동작 정의
|
||||
|
||||
키를 입력하면 해당하는 동작을 하도록 한다.
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
| KEY 입력 | LED 동작 |
|
||||
| --------- | -------- |
|
||||
| KEY0 = 1 | LED OFF |
|
||||
| KEY1 = 1 | 느리게 깜빡임 |
|
||||
| KEY2 = 1 | 보통 속도 |
|
||||
| KEY3 = 1 | 빠르게 깜빡임 |
|
||||
| 아무 KEY 없음 | 이전 상태 유지 |
|
||||
|
||||
핵심은 LED 상태를 바로 결정하는 것이 아니라, 현재 동작 모드를 레지스터에 저장하는 것입니다.
|
||||
|
||||
|
||||
```
|
||||
|
||||
KEY 입력
|
||||
↓
|
||||
동작 모드 저장 레지스터
|
||||
↓
|
||||
Blink 속도 선택
|
||||
↓
|
||||
Counter
|
||||
↓
|
||||
LED 출력
|
||||
|
||||
```
|
||||
---
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
|
||||
## 모드값 정의
|
||||
|
||||
모드에 따른 속도 정의
|
||||
|
||||
```
|
||||
MODE_OFF = 0
|
||||
MODE_SLOW = 1
|
||||
MODE_NORMAL = 2
|
||||
MODE_FAST = 3
|
||||
|
||||
```
|
||||
|
||||
## KEY 처리 논리
|
||||
|
||||
```
|
||||
if KEY0 = 1
|
||||
mode = OFF
|
||||
elseif KEY1 = 1
|
||||
mode = SLOW
|
||||
elseif KEY2 = 1
|
||||
mode = NORMAL
|
||||
elseif KEY3 = 1
|
||||
mode = FAST
|
||||
else
|
||||
mode = mode 유지
|
||||
end
|
||||
```
|
||||
|
||||
## Simulink 블록 구성
|
||||
|
||||
```
|
||||
KEY0 ─┐
|
||||
KEY1 ─┤
|
||||
KEY2 ─┤→ Mode Select Logic → Unit Delay → mode
|
||||
KEY3 ─┘
|
||||
|
||||
mode → Period Select → Counter → Compare → LED
|
||||
|
||||
```
|
||||
|
||||
## MTLAB BLOCK 작성
|
||||
|
||||
필요한 블록은 직접 MATLAB 코드 블록으로 작성하여 추가하도록 한다.
|
||||
|
||||
```
|
||||
|
||||
+---------+
|
||||
| KEY[3:0]|
|
||||
+---------+
|
||||
|
|
||||
v
|
||||
+----------------+
|
||||
| MATLAB Function|
|
||||
| key_led_blink |
|
||||
+----------------+
|
||||
|
|
||||
v
|
||||
+---------+
|
||||
| LED |
|
||||
+---------+
|
||||
|
||||
```
|
||||
|
||||
## Simulink 입출력
|
||||
|
||||
```
|
||||
입력:
|
||||
key[4] : Boolean 또는 uint8 벡터
|
||||
|
||||
출력:
|
||||
led : Boolean
|
||||
```
|
||||
|
||||
|
||||
## VHDL 코드 생성
|
||||
|
||||
```
|
||||
entity key_led_blink is
|
||||
port(
|
||||
clk : in std_logic;
|
||||
reset : in std_logic;
|
||||
key : in std_logic_vector(3 downto 0);
|
||||
led : out std_logic
|
||||
);
|
||||
end entity;
|
||||
|
||||
```
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,113 @@
|
||||
|
||||
# 시뮬링크작성
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
## 기본블록 구성
|
||||
|
||||
|
||||
MATLAB FUNC 블록 코드들 다음과 같이 작성한다.
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
## MATLAB FUN 블록 작성
|
||||
|
||||
|
||||
MATLAB FUNC 블록을 더블 클릭다여 아래 코드를 작성한다.
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
|
||||
```c
|
||||
function led = fcn(key0, key1, key2, key3)
|
||||
%#codegen
|
||||
|
||||
persistent mode;
|
||||
persistent cnt;
|
||||
persistent led_state;
|
||||
|
||||
if isempty(mode)
|
||||
mode = uint8(0); % 0 = OFF
|
||||
end
|
||||
|
||||
if isempty(cnt)
|
||||
cnt = uint32(0);
|
||||
end
|
||||
|
||||
if isempty(led_state)
|
||||
led_state = false;
|
||||
end
|
||||
|
||||
% -----------------------------
|
||||
% 1. KEY 입력에 따라 모드 저장
|
||||
% -----------------------------
|
||||
if key0
|
||||
mode = uint8(0); % OFF
|
||||
elseif key1
|
||||
mode = uint8(1); % SLOW
|
||||
elseif key2
|
||||
mode = uint8(2); % NORMAL
|
||||
elseif key3
|
||||
mode = uint8(3); % FAST
|
||||
end
|
||||
|
||||
% -----------------------------
|
||||
% 2. 모드에 따라 깜빡임 주기 선택
|
||||
% 50MHz 클럭 기준
|
||||
% -----------------------------
|
||||
period = uint32(0);
|
||||
|
||||
if mode == uint8(0)
|
||||
period = uint32(0); % OFF
|
||||
elseif mode == uint8(1)
|
||||
period = uint32(50000000); % 느림
|
||||
elseif mode == uint8(2)
|
||||
period = uint32(25000000); % 보통
|
||||
else
|
||||
period = uint32(5000000); % 빠름
|
||||
end
|
||||
|
||||
% -----------------------------
|
||||
% 3. LED 출력 생성
|
||||
% -----------------------------
|
||||
if mode == uint8(0)
|
||||
led_state = false;
|
||||
cnt = uint32(0);
|
||||
else
|
||||
if cnt >= period
|
||||
cnt = uint32(0);
|
||||
led_state = ~led_state; % LED 반전
|
||||
else
|
||||
cnt = cnt + uint32(1);
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
led = led_state;
|
||||
|
||||
end
|
||||
|
||||
```
|
||||
|
||||
## 블록작성완료
|
||||
|
||||
선으로 연결하여, 최종 블록 작성을 완료한다. Key 입력이 되도록 블록을 그려준다.
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,145 @@
|
||||
|
||||
# VHDL 코드
|
||||
|
||||
HDL Coder 을 이용하여 VHDL 코드를 생성한다.
|
||||
|
||||
## 생성된 코드
|
||||
|
||||
|
||||
```
|
||||
|
||||
library ieee;
|
||||
use ieee.std_logic_1164.all;
|
||||
use ieee.numeric_std.all;
|
||||
|
||||
entity led_blink is
|
||||
port(
|
||||
clk : in std_logic;
|
||||
rst : in std_logic;
|
||||
|
||||
key0 : in std_logic;
|
||||
key1 : in std_logic;
|
||||
key2 : in std_logic;
|
||||
key3 : in std_logic;
|
||||
|
||||
led : out std_logic
|
||||
);
|
||||
end entity;
|
||||
|
||||
architecture rtl of led_blink is
|
||||
|
||||
signal mode : unsigned(1 downto 0) := "00";
|
||||
signal cnt : unsigned(31 downto 0) := (others=>'0');
|
||||
signal period : unsigned(31 downto 0);
|
||||
signal led_state : std_logic := '0';
|
||||
|
||||
begin
|
||||
|
||||
------------------------------------------------------------------
|
||||
-- period 결정
|
||||
------------------------------------------------------------------
|
||||
process(mode)
|
||||
begin
|
||||
|
||||
case mode is
|
||||
|
||||
when "00" =>
|
||||
period <= to_unsigned(0,32);
|
||||
|
||||
when "01" =>
|
||||
period <= to_unsigned(50000000,32);
|
||||
|
||||
when "10" =>
|
||||
period <= to_unsigned(25000000,32);
|
||||
|
||||
when others =>
|
||||
period <= to_unsigned(5000000,32);
|
||||
|
||||
end case;
|
||||
|
||||
end process;
|
||||
|
||||
------------------------------------------------------------------
|
||||
-- 메인 상태기계
|
||||
------------------------------------------------------------------
|
||||
process(clk,rst)
|
||||
begin
|
||||
|
||||
if rst='1' then
|
||||
|
||||
mode <= "00";
|
||||
cnt <= (others=>'0');
|
||||
led_state <= '0';
|
||||
|
||||
elsif rising_edge(clk) then
|
||||
|
||||
----------------------------------------------------------
|
||||
-- mode 저장
|
||||
----------------------------------------------------------
|
||||
if key0='1' then
|
||||
mode <= "00";
|
||||
|
||||
elsif key1='1' then
|
||||
mode <= "01";
|
||||
|
||||
elsif key2='1' then
|
||||
mode <= "10";
|
||||
|
||||
elsif key3='1' then
|
||||
mode <= "11";
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
----------------------------------------------------------
|
||||
-- LED 생성
|
||||
----------------------------------------------------------
|
||||
if mode = "00" then
|
||||
|
||||
cnt <= (others=>'0');
|
||||
led_state <= '0';
|
||||
|
||||
else
|
||||
|
||||
if cnt >= period then
|
||||
|
||||
cnt <= (others=>'0');
|
||||
|
||||
led_state <= not led_state;
|
||||
|
||||
else
|
||||
|
||||
cnt <= cnt + 1;
|
||||
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
end process;
|
||||
|
||||
led <= led_state;
|
||||
|
||||
end architecture;
|
||||
|
||||
```
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||||
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||||
## 핀배치
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||||
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||||
|
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| 핀 번호 | 신호 |
|
||||
|---------|------|
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||||
| PIN_T2 | clk |
|
||||
| PIN_E4 | rst |
|
||||
| PIN_A3 | key0 |
|
||||
| PIN_A5 | key1 |
|
||||
| PIN_A6 | key2 |
|
||||
| PIN_A20 | key3 |
|
||||
| PIN_B3 | led |
|
||||
|
||||
|
||||
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||||
## 테스트 진행
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|
||||
해당 코드를 Quartus 를 이용하여 컴파일 하고, 동작 과정을 실습한다.
|
||||
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||||
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||||
@@ -0,0 +1,51 @@
|
||||
사용법
|
||||
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1. ASM을 HEX로 변환
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||||
python asmtohex.py led.asm
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결과:
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led.hex
|
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||||
2. HEX를 COM3로 전송
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python hexsend.py led.hex
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||||
pyserial 설치:
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||||
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||||
pip install pyserial
|
||||
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||||
명령어 포맷:
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||||
16bit = opcode[15:12] + operand[11:0]
|
||||
|
||||
명령어:
|
||||
|
||||
NOP 0x0
|
||||
LOAD n 0x1
|
||||
INC 0x2
|
||||
DEC 0x3
|
||||
JMP addr 0x4
|
||||
JZ addr 0x5
|
||||
JNZ addr 0x6
|
||||
LED_ON 0x7
|
||||
LED_OFF 0x8
|
||||
DELAY n 0x9
|
||||
|
||||
led.asm 변환 결과:
|
||||
|
||||
1005
|
||||
7000
|
||||
9064
|
||||
8000
|
||||
9064
|
||||
3000
|
||||
6001
|
||||
5008
|
||||
7000
|
||||
4008
|
||||
|
||||
시리얼 전송 바이트:
|
||||
|
||||
10 05 70 00 90 64 80 00 90 64 30 00 60 01 50 08 70 00 40 08
|
||||
@@ -0,0 +1,132 @@
|
||||
#!/usr/bin/env python3
|
||||
import sys
|
||||
from pathlib import Path
|
||||
|
||||
OPCODE = {
|
||||
"NOP": 0x0,
|
||||
"LOAD": 0x1,
|
||||
"INC": 0x2,
|
||||
"DEC": 0x3,
|
||||
"JMP": 0x4,
|
||||
"JZ": 0x5,
|
||||
"JNZ": 0x6,
|
||||
"LED_ON": 0x7,
|
||||
"LED_OFF": 0x8,
|
||||
"DELAY": 0x9,
|
||||
}
|
||||
|
||||
def remove_comment(line):
|
||||
return line.split(";")[0].strip()
|
||||
|
||||
def parse_number(text):
|
||||
text = text.strip()
|
||||
if text.lower().startswith("0x"):
|
||||
return int(text, 16)
|
||||
if text.lower().startswith("0b"):
|
||||
return int(text, 2)
|
||||
return int(text, 10)
|
||||
|
||||
def assemble(asm_text):
|
||||
labels = {}
|
||||
instructions = []
|
||||
pc = 0
|
||||
|
||||
# 1차 패스: 라벨 주소 수집
|
||||
for raw_line in asm_text.splitlines():
|
||||
line = remove_comment(raw_line)
|
||||
|
||||
if not line:
|
||||
continue
|
||||
|
||||
if line.endswith(":"):
|
||||
label = line[:-1].strip()
|
||||
if label in labels:
|
||||
raise ValueError(f"중복 라벨: {label}")
|
||||
labels[label] = pc
|
||||
continue
|
||||
|
||||
if ":" in line:
|
||||
label_part, inst_part = line.split(":", 1)
|
||||
label = label_part.strip()
|
||||
inst_line = inst_part.strip()
|
||||
|
||||
if label in labels:
|
||||
raise ValueError(f"중복 라벨: {label}")
|
||||
|
||||
labels[label] = pc
|
||||
|
||||
if inst_line:
|
||||
instructions.append(inst_line)
|
||||
pc += 1
|
||||
|
||||
continue
|
||||
|
||||
instructions.append(line)
|
||||
pc += 1
|
||||
|
||||
machine = []
|
||||
|
||||
# 2차 패스: 명령어 변환
|
||||
for addr, line in enumerate(instructions):
|
||||
parts = line.replace(",", " ").split()
|
||||
|
||||
if not parts:
|
||||
continue
|
||||
|
||||
mnemonic = parts[0].upper()
|
||||
|
||||
if mnemonic not in OPCODE:
|
||||
raise ValueError(f"{addr}: 알 수 없는 명령어: {mnemonic}")
|
||||
|
||||
opcode = OPCODE[mnemonic]
|
||||
operand = 0
|
||||
|
||||
if len(parts) >= 2:
|
||||
arg = parts[1]
|
||||
if arg in labels:
|
||||
operand = labels[arg]
|
||||
else:
|
||||
operand = parse_number(arg)
|
||||
|
||||
if operand < 0 or operand > 0x0FFF:
|
||||
raise ValueError(f"{addr}: operand 범위 초과 0~4095: {operand}")
|
||||
|
||||
word = (opcode << 12) | (operand & 0x0FFF)
|
||||
machine.append(word)
|
||||
|
||||
return machine, labels, instructions
|
||||
|
||||
def main():
|
||||
if len(sys.argv) != 2:
|
||||
print("사용법: python asmtohex.py led.asm")
|
||||
sys.exit(1)
|
||||
|
||||
asm_path = Path(sys.argv[1])
|
||||
|
||||
if not asm_path.exists():
|
||||
print(f"파일 없음: {asm_path}")
|
||||
sys.exit(1)
|
||||
|
||||
hex_path = asm_path.with_suffix(".hex")
|
||||
asm_text = asm_path.read_text(encoding="utf-8")
|
||||
|
||||
machine, labels, instructions = assemble(asm_text)
|
||||
|
||||
with hex_path.open("w", encoding="utf-8") as f:
|
||||
for word in machine:
|
||||
f.write(f"{word:04X}\n")
|
||||
|
||||
print("라벨:")
|
||||
for name, addr in labels.items():
|
||||
print(f" {name} = {addr}")
|
||||
|
||||
print()
|
||||
print("기계어:")
|
||||
for addr, word in enumerate(machine):
|
||||
print(f" {addr:02d}: {word:04X} ; {instructions[addr]}")
|
||||
|
||||
print()
|
||||
print(f"HEX 생성 완료: {hex_path}")
|
||||
|
||||
if __name__ == "__main__":
|
||||
main()
|
||||
@@ -0,0 +1,85 @@
|
||||
#!/usr/bin/env python3
|
||||
import sys
|
||||
import time
|
||||
from pathlib import Path
|
||||
|
||||
try:
|
||||
import serial
|
||||
except ImportError:
|
||||
print("pyserial이 필요합니다.")
|
||||
print("설치: pip install pyserial")
|
||||
sys.exit(1)
|
||||
|
||||
PORT = "COM3"
|
||||
BAUD = 115200
|
||||
|
||||
def read_hex_file(hex_path):
|
||||
data = bytearray()
|
||||
|
||||
for line_no, raw_line in enumerate(hex_path.read_text(encoding="utf-8").splitlines(), start=1):
|
||||
line = raw_line.split(";")[0].strip()
|
||||
|
||||
if not line:
|
||||
continue
|
||||
|
||||
line = line.replace("0x", "").replace("0X", "")
|
||||
|
||||
if len(line) != 4:
|
||||
raise ValueError(f"{line_no}번째 줄 오류: 16비트 HEX 4자리여야 함: {raw_line}")
|
||||
|
||||
word = int(line, 16)
|
||||
|
||||
high = (word >> 8) & 0xFF
|
||||
low = word & 0xFF
|
||||
|
||||
data.append(high)
|
||||
data.append(low)
|
||||
|
||||
return data
|
||||
|
||||
def main():
|
||||
if len(sys.argv) != 2:
|
||||
print("사용법: python hexsend.py led.hex")
|
||||
sys.exit(1)
|
||||
|
||||
hex_path = Path(sys.argv[1])
|
||||
|
||||
if not hex_path.exists():
|
||||
print(f"파일 없음: {hex_path}")
|
||||
sys.exit(1)
|
||||
|
||||
send_data = read_hex_file(hex_path)
|
||||
|
||||
|
||||
send_data.append(0xFF)
|
||||
send_data.append(0xFF)
|
||||
|
||||
|
||||
print(f"파일: {hex_path}")
|
||||
print(f"전송 바이트 수: {len(send_data)}")
|
||||
print("전송 데이터:")
|
||||
print(send_data.hex(" ").upper())
|
||||
|
||||
ser = serial.Serial(
|
||||
port=PORT,
|
||||
baudrate=BAUD,
|
||||
bytesize=serial.EIGHTBITS,
|
||||
parity=serial.PARITY_NONE,
|
||||
stopbits=serial.STOPBITS_ONE,
|
||||
timeout=1
|
||||
)
|
||||
|
||||
time.sleep(2)
|
||||
|
||||
ser.reset_input_buffer()
|
||||
ser.reset_output_buffer()
|
||||
|
||||
ser.write(send_data)
|
||||
ser.flush()
|
||||
ser.close()
|
||||
|
||||
print()
|
||||
print(f"{PORT}, {BAUD}bps 전송 완료")
|
||||
|
||||
if __name__ == "__main__":
|
||||
main()
|
||||
@@ -0,0 +1,18 @@
|
||||
LOAD 1 ; R0 = 5
|
||||
|
||||
LOOP:
|
||||
LED_ON ; LED 켜기
|
||||
DELAY 300 ; 대기
|
||||
|
||||
LED_OFF ; LED 끄기
|
||||
DELAY 300 ; 대기
|
||||
|
||||
DEC ; R0 = R0 - 1
|
||||
|
||||
JNZ LOOP ; R0 != 0이면 LOOP로 이동
|
||||
|
||||
JZ END_ON ; R0 == 0이면 END_ON으로 이동
|
||||
|
||||
END_ON:
|
||||
LED_ON ; LED 켠 상태 유지
|
||||
JMP END_ON ; 무한 반복
|
||||
@@ -0,0 +1,10 @@
|
||||
1001
|
||||
7000
|
||||
912C
|
||||
8000
|
||||
912C
|
||||
3000
|
||||
6001
|
||||
5008
|
||||
7000
|
||||
4008
|
||||
@@ -0,0 +1,315 @@
|
||||
library ieee;
|
||||
use ieee.std_logic_1164.all;
|
||||
use ieee.numeric_std.all;
|
||||
|
||||
entity micom is
|
||||
port (
|
||||
clk : in std_logic; -- 50MHz
|
||||
reset : in std_logic; -- High reset
|
||||
uart_rx : in std_logic;
|
||||
led : out std_logic
|
||||
);
|
||||
end entity;
|
||||
|
||||
architecture rtl of micom is
|
||||
|
||||
constant CLK_FREQ : integer := 50000000;
|
||||
constant BAUD_RATE : integer := 115200;
|
||||
constant BAUD_CNT : integer := CLK_FREQ / BAUD_RATE;
|
||||
|
||||
type ram_type is array (0 to 255) of std_logic_vector(15 downto 0);
|
||||
signal prog_ram : ram_type := (others => x"0000");
|
||||
|
||||
type uart_state_type is (
|
||||
UART_IDLE,
|
||||
UART_START,
|
||||
UART_DATA,
|
||||
UART_STOP
|
||||
);
|
||||
|
||||
signal uart_state : uart_state_type := UART_IDLE;
|
||||
signal baud_counter : integer range 0 to BAUD_CNT := 0;
|
||||
signal bit_index : integer range 0 to 7 := 0;
|
||||
|
||||
signal rx_shift : std_logic_vector(7 downto 0) := (others => '0');
|
||||
signal rx_byte : std_logic_vector(7 downto 0) := (others => '0');
|
||||
signal rx_valid : std_logic := '0';
|
||||
|
||||
signal byte_high : std_logic_vector(7 downto 0) := (others => '0');
|
||||
signal rx_phase : std_logic := '0';
|
||||
|
||||
signal wr_addr : integer range 0 to 255 := 0;
|
||||
signal cpu_run : std_logic := '0';
|
||||
|
||||
type cpu_state_type is (
|
||||
CPU_LOAD_PROGRAM,
|
||||
CPU_FETCH,
|
||||
CPU_DECODE,
|
||||
CPU_DELAY
|
||||
);
|
||||
|
||||
signal cpu_state : cpu_state_type := CPU_LOAD_PROGRAM;
|
||||
|
||||
signal pc : integer range 0 to 255 := 0;
|
||||
signal inst : std_logic_vector(15 downto 0) := x"0000";
|
||||
|
||||
signal opcode : std_logic_vector(3 downto 0);
|
||||
signal operand : unsigned(11 downto 0);
|
||||
|
||||
signal r0 : unsigned(15 downto 0) := (others => '0');
|
||||
signal zflag : std_logic := '0';
|
||||
|
||||
signal delay_counter : unsigned(31 downto 0) := (others => '0');
|
||||
|
||||
begin
|
||||
|
||||
opcode <= inst(15 downto 12);
|
||||
operand <= unsigned(inst(11 downto 0));
|
||||
|
||||
--------------------------------------------------------------------
|
||||
-- UART RX
|
||||
--------------------------------------------------------------------
|
||||
process(clk, reset)
|
||||
begin
|
||||
if reset = '1' then
|
||||
uart_state <= UART_IDLE;
|
||||
baud_counter <= 0;
|
||||
bit_index <= 0;
|
||||
rx_shift <= (others => '0');
|
||||
rx_byte <= (others => '0');
|
||||
rx_valid <= '0';
|
||||
|
||||
elsif rising_edge(clk) then
|
||||
rx_valid <= '0';
|
||||
|
||||
case uart_state is
|
||||
|
||||
when UART_IDLE =>
|
||||
if uart_rx = '0' then
|
||||
baud_counter <= BAUD_CNT / 2;
|
||||
uart_state <= UART_START;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
when UART_START =>
|
||||
if baud_counter = 0 then
|
||||
if uart_rx = '0' then
|
||||
baud_counter <= BAUD_CNT - 1;
|
||||
bit_index <= 0;
|
||||
uart_state <= UART_DATA;
|
||||
else
|
||||
uart_state <= UART_IDLE;
|
||||
end if;
|
||||
else
|
||||
baud_counter <= baud_counter - 1;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
when UART_DATA =>
|
||||
if baud_counter = 0 then
|
||||
rx_shift(bit_index) <= uart_rx;
|
||||
baud_counter <= BAUD_CNT - 1;
|
||||
|
||||
if bit_index = 7 then
|
||||
uart_state <= UART_STOP;
|
||||
else
|
||||
bit_index <= bit_index + 1;
|
||||
end if;
|
||||
else
|
||||
baud_counter <= baud_counter - 1;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
when UART_STOP =>
|
||||
if baud_counter = 0 then
|
||||
rx_byte <= rx_shift;
|
||||
rx_valid <= '1';
|
||||
uart_state <= UART_IDLE;
|
||||
else
|
||||
baud_counter <= baud_counter - 1;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
end case;
|
||||
end if;
|
||||
end process;
|
||||
|
||||
--------------------------------------------------------------------
|
||||
-- Loader
|
||||
-- 실행 중 새 UART 데이터가 들어오면 자동 초기화 후 재다운로드
|
||||
--------------------------------------------------------------------
|
||||
process(clk, reset)
|
||||
variable word_data : std_logic_vector(15 downto 0);
|
||||
begin
|
||||
if reset = '1' then
|
||||
byte_high <= (others => '0');
|
||||
rx_phase <= '0';
|
||||
wr_addr <= 0;
|
||||
cpu_run <= '0';
|
||||
|
||||
elsif rising_edge(clk) then
|
||||
|
||||
if rx_valid = '1' then
|
||||
|
||||
-- CPU 실행 중 새 데이터가 들어오면 기존 실행 중지 후 재다운로드 시작
|
||||
if cpu_state /= CPU_LOAD_PROGRAM then
|
||||
wr_addr <= 0;
|
||||
rx_phase <= '0';
|
||||
cpu_run <= '0';
|
||||
byte_high <= rx_byte;
|
||||
rx_phase <= '1';
|
||||
|
||||
else
|
||||
if rx_phase = '0' then
|
||||
byte_high <= rx_byte;
|
||||
rx_phase <= '1';
|
||||
|
||||
else
|
||||
word_data := byte_high & rx_byte;
|
||||
|
||||
if word_data = x"FFFF" then
|
||||
cpu_run <= '1';
|
||||
rx_phase <= '0';
|
||||
|
||||
else
|
||||
prog_ram(wr_addr) <= word_data;
|
||||
|
||||
if wr_addr < 255 then
|
||||
wr_addr <= wr_addr + 1;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
rx_phase <= '0';
|
||||
end if;
|
||||
end if;
|
||||
end if;
|
||||
end if;
|
||||
end if;
|
||||
end process;
|
||||
|
||||
--------------------------------------------------------------------
|
||||
-- CPU
|
||||
--------------------------------------------------------------------
|
||||
process(clk, reset)
|
||||
begin
|
||||
if reset = '1' then
|
||||
cpu_state <= CPU_LOAD_PROGRAM;
|
||||
pc <= 0;
|
||||
inst <= x"0000";
|
||||
r0 <= (others => '0');
|
||||
zflag <= '0';
|
||||
delay_counter <= (others => '0');
|
||||
led <= '0';
|
||||
|
||||
elsif rising_edge(clk) then
|
||||
|
||||
-- 실행 중 UART 데이터가 들어오면 CPU를 초기화하고 다운로드 모드로 전환
|
||||
if rx_valid = '1' and cpu_state /= CPU_LOAD_PROGRAM then
|
||||
cpu_state <= CPU_LOAD_PROGRAM;
|
||||
pc <= 0;
|
||||
inst <= x"0000";
|
||||
r0 <= (others => '0');
|
||||
zflag <= '0';
|
||||
delay_counter <= (others => '0');
|
||||
led <= '0';
|
||||
|
||||
else
|
||||
case cpu_state is
|
||||
|
||||
when CPU_LOAD_PROGRAM =>
|
||||
if cpu_run = '1' then
|
||||
pc <= 0;
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
when CPU_FETCH =>
|
||||
inst <= prog_ram(pc);
|
||||
|
||||
if pc < 255 then
|
||||
pc <= pc + 1;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_DECODE;
|
||||
|
||||
when CPU_DECODE =>
|
||||
case opcode is
|
||||
|
||||
when x"0" =>
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"1" =>
|
||||
r0 <= resize(operand, 16);
|
||||
|
||||
if operand = 0 then
|
||||
zflag <= '1';
|
||||
else
|
||||
zflag <= '0';
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"2" =>
|
||||
r0 <= r0 + 1;
|
||||
|
||||
if r0 + 1 = 0 then
|
||||
zflag <= '1';
|
||||
else
|
||||
zflag <= '0';
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"3" =>
|
||||
r0 <= r0 - 1;
|
||||
|
||||
if r0 - 1 = 0 then
|
||||
zflag <= '1';
|
||||
else
|
||||
zflag <= '0';
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"4" =>
|
||||
pc <= to_integer(operand(7 downto 0));
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"5" =>
|
||||
if zflag = '1' then
|
||||
pc <= to_integer(operand(7 downto 0));
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"6" =>
|
||||
if zflag = '0' then
|
||||
pc <= to_integer(operand(7 downto 0));
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"7" =>
|
||||
led <= '1';
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"8" =>
|
||||
led <= '0';
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"9" =>
|
||||
delay_counter <= to_unsigned(to_integer(operand) * 50000, 32);
|
||||
cpu_state <= CPU_DELAY;
|
||||
|
||||
when others =>
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
end case;
|
||||
|
||||
when CPU_DELAY =>
|
||||
if delay_counter = 0 then
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
else
|
||||
delay_counter <= delay_counter - 1;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
end case;
|
||||
end if;
|
||||
end if;
|
||||
end process;
|
||||
|
||||
end architecture;
|
||||
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 18 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 34 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 23 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 36 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 124 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 186 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 10 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 34 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 23 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 32 KiB |
@@ -0,0 +1,35 @@
|
||||
.md-typeset .md-typeset__table {
|
||||
width: 100% !important;
|
||||
}
|
||||
|
||||
.md-typeset .md-typeset__table table {
|
||||
width: 100% !important;
|
||||
display: table !important;
|
||||
table-layout: fixed;
|
||||
}
|
||||
|
||||
.md-typeset table:not([class]) th,
|
||||
.md-typeset table:not([class]) td {
|
||||
padding: 10px 16px;
|
||||
}
|
||||
|
||||
.md-typeset table:not([class]) tr:nth-child(even) {
|
||||
background-color: #f5f5f5;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
.image-row {
|
||||
display:flex;
|
||||
gap:20px;
|
||||
}
|
||||
|
||||
.image-box {
|
||||
text-align:center;
|
||||
}
|
||||
|
||||
.image-box img {
|
||||
height:220px !important;
|
||||
width:auto !important;
|
||||
max-width:none !important;
|
||||
}
|
||||
@@ -0,0 +1,71 @@
|
||||
|
||||
# LED ON OFF
|
||||
|
||||
실습키트의 LED 16비트를 ONOFF하는 과정을 실습니다.
|
||||
|
||||
해당 값에 대한 비트에 LED 가 ON OFF되는지 확인한다.
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
## PIN 테이블
|
||||
|
||||
|
||||
| 핀 번호 | 신호 |
|
||||
|---------|------|
|
||||
| PIN_B3 | LED_A[7] |
|
||||
| PIN_B4 | LED_A[6] |
|
||||
| PIN_B5 | LED_A[5] |
|
||||
| PIN_B6 | LED_A[4] |
|
||||
| PIN_B7 | LED_A[3] |
|
||||
| PIN_B8 | LED_A[2] |
|
||||
| PIN_B9 | LED_A[1] |
|
||||
| PIN_B10 | LED_A[0] |
|
||||
| PIN_B13 | LED_B[7] |
|
||||
| PIN_B14 | LED_B[6] |
|
||||
| PIN_B15 | LED_B[5] |
|
||||
| PIN_B16 | LED_B[4] |
|
||||
| PIN_B17 | LED_B[3] |
|
||||
| PIN_B18 | LED_B[2] |
|
||||
| PIN_B19 | LED_B[1] |
|
||||
| PIN_B20 | LED_B[0] |
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
## VHDL 코드
|
||||
|
||||
```vhdl
|
||||
|
||||
library ieee;
|
||||
use ieee.std_logic_1164.all;
|
||||
|
||||
entity led_test is
|
||||
port( LED_A : out std_logic_vector(7 downto 0);
|
||||
LED_B : out std_logic_vector(7 downto 0) );
|
||||
end led_test;
|
||||
|
||||
|
||||
architecture button_design of led_test is
|
||||
begin
|
||||
|
||||
LED_A <= x"F0";
|
||||
LED_B <= x"0F";
|
||||
|
||||
end button_design;
|
||||
|
||||
|
||||
```
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,70 @@
|
||||
|
||||
# IN_OUT
|
||||
|
||||
실습키트의 LED 16비트를 ONOFF하는 과정을 실습니다.
|
||||
|
||||
해당 값에 대한 비트에 LED 가 ON OFF되는지 확인한다.
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
## PIN 테이블
|
||||
|
||||
|
||||
| 핀 번호 | 신호 |
|
||||
|---------|------|
|
||||
| PIN_P21 | din[7] |
|
||||
| PIN_N21 | din[6] |
|
||||
| PIN_M21 | din[5] |
|
||||
| PIN_L21 | din[4] |
|
||||
| PIN_K21 | din[3] |
|
||||
| PIN_J21 | din[2] |
|
||||
| PIN_H21 | din[1] |
|
||||
| PIN_F21 | din[0] |
|
||||
| PIN_B3 | dout[7] |
|
||||
| PIN_B4 | dout[6] |
|
||||
| PIN_B5 | dout[5] |
|
||||
| PIN_B6 | dout[4] |
|
||||
| PIN_B7 | dout[3] |
|
||||
| PIN_B8 | dout[2] |
|
||||
| PIN_B9 | dout[1] |
|
||||
| PIN_B10 | dout[0] |
|
||||
|
||||
|
||||
## VHDL 코드
|
||||
|
||||
```vhdl
|
||||
|
||||
library ieee;
|
||||
use ieee.std_logic_1164.all;
|
||||
|
||||
entity in_out is
|
||||
port(
|
||||
din : in std_logic_vector(7 downto 0); -- 8비트 입력
|
||||
dout : out std_logic_vector(7 downto 0) -- 8비트 출력
|
||||
);
|
||||
end entity;
|
||||
|
||||
architecture rtl of in_out is
|
||||
begin
|
||||
|
||||
-- 입력을 그대로 출력으로 전달
|
||||
dout <= din;
|
||||
|
||||
end architecture;
|
||||
|
||||
|
||||
```
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,80 @@
|
||||
|
||||
# CLK
|
||||
|
||||
실습키트의 50MHz의 클럭을 받아서 원하는 시간으로 LED ON OFF 과정을 수행한다.
|
||||
코어모듈에 적용된 LED 와 CLK 오실레이터의 입력을 사용한다.
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
## PIN 테이블
|
||||
|
||||
|
||||
| 핀 번호 | 신호 |
|
||||
|---------|------|
|
||||
| PIN_T2 | clk |
|
||||
| PIN_E4 | led |
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
## VHDL 코드
|
||||
|
||||
```vhdl
|
||||
|
||||
|
||||
library ieee;
|
||||
use ieee.std_logic_1164.all;
|
||||
use ieee.numeric_std.all;
|
||||
|
||||
entity clk is
|
||||
port (
|
||||
clk : in std_logic; -- PIN T2, 50MHz
|
||||
led : out std_logic -- PIN E4 (active-high 가정)
|
||||
);
|
||||
end entity;
|
||||
|
||||
|
||||
architecture rtl of clk is
|
||||
|
||||
signal cnt : integer range 0 to 49_999_999 := 0;
|
||||
signal q : std_logic := '0';
|
||||
|
||||
begin
|
||||
|
||||
|
||||
process(clk)
|
||||
begin
|
||||
if rising_edge(clk) then
|
||||
if cnt = 49_999_999 / 5 then
|
||||
cnt <= 0;
|
||||
q <= not q; -- 1초마다 토글 (ON 1초, OFF 1초)
|
||||
else
|
||||
cnt <= cnt + 1;
|
||||
end if;
|
||||
end if;
|
||||
end process;
|
||||
|
||||
|
||||
led <= q; -- 보드가 active-low LED라면: led0 <= not q;
|
||||
|
||||
end architecture;
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
```
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,99 @@
|
||||
|
||||
# 7SEG
|
||||
|
||||
실습키트의 7SEGMENT의 출력이 정상적으로 되는지 확인한다.
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
## PIN 테이블
|
||||
|
||||
|
||||
| 핀 번호 | 신호 |
|
||||
|---------|------|
|
||||
| PIN_AA13 | led_out[0] |
|
||||
| PIN_AA14 | led_out[1] |
|
||||
| PIN_AA15 | led_out[2] |
|
||||
| PIN_AA16 | led_out[3] |
|
||||
| PIN_AA17 | led_out[4] |
|
||||
| PIN_AA18 | led_out[5] |
|
||||
| PIN_AA19 | led_out[6] |
|
||||
| PIN_AA20 | led_out[7] |
|
||||
| PIN_AB14 | seg[6] |
|
||||
| PIN_AB15 | seg[5] |
|
||||
| PIN_AB16 | seg[4] |
|
||||
| PIN_AB17 | seg[3] |
|
||||
| PIN_AB18 | seg[2] |
|
||||
| PIN_AB19 | seg[1] |
|
||||
| PIN_AB20 | seg[0] |
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
## VHDL 코드
|
||||
|
||||
```vhdl
|
||||
|
||||
library ieee;
|
||||
use ieee.std_logic_1164.all;
|
||||
|
||||
entity seg_out is
|
||||
port(
|
||||
seg : out std_logic_vector(6 downto 0); -- 7-세그 출력 (g~a)
|
||||
led_out : out std_logic_vector(0 to 7) -- 기존 인덱스(0 to 7)
|
||||
);
|
||||
end seg_out;
|
||||
|
||||
architecture SegmentDecoder of seg_out is
|
||||
signal key : integer range 0 to 15 := 5; -- 표시할 숫자 (0~15)
|
||||
begin
|
||||
----------------------------------------------------------------
|
||||
-- with-select: key 값 → seg 패턴 매핑 (VHDL-93 호환)
|
||||
----------------------------------------------------------------
|
||||
with key select
|
||||
seg <=
|
||||
"100" & "0000" when 0, -- 0
|
||||
"111" & "1001" when 1, -- 1
|
||||
"010" & "0100" when 2, -- 2
|
||||
"011" & "0000" when 3, -- 3
|
||||
"001" & "1001" when 4, -- 4
|
||||
"001" & "0010" when 5, -- 5
|
||||
"000" & "0010" when 6, -- 6
|
||||
"111" & "1000" when 7, -- 7
|
||||
"000" & "0000" when 8, -- 8
|
||||
"001" & "0000" when 9, -- 9
|
||||
"000" & "1000" when 10, -- A
|
||||
"000" & "0011" when 11, -- b
|
||||
"100" & "0110" when 12, -- C
|
||||
"010" & "0001" when 13, -- d
|
||||
"000" & "0110" when 14, -- E
|
||||
"000" & "1110" when 15, -- F
|
||||
"111" & "1111" when others; -- blank
|
||||
|
||||
----------------------------------------------------------------
|
||||
-- LED 개별 비트 설정: 기존 코드 그대로 유지
|
||||
----------------------------------------------------------------
|
||||
led_out(7) <= '1'; -- LED 7번 ON
|
||||
led_out(6) <= '1';
|
||||
led_out(5) <= '1';
|
||||
led_out(4) <= '0'; -- LED 4번 ON
|
||||
led_out(3) <= '0';
|
||||
led_out(2) <= '0';
|
||||
led_out(1) <= '1';
|
||||
led_out(0) <= '1'; -- LED 0번 ON
|
||||
|
||||
end architecture;
|
||||
|
||||
```
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,109 @@
|
||||
|
||||
# KEY IN 7SEG
|
||||
|
||||
실습키트의 키의 입력을 받아, 7SEGMENT으로 출력, 출력이 정상적으로 되는지 확인한다.
|
||||
|
||||
|
||||
<div class="image-row">
|
||||
<div class="image-box">
|
||||
<img src="../imgs/key_in.png">
|
||||
<div><b>Keypad</b></div>
|
||||
</div>
|
||||
|
||||
<div class="image-box">
|
||||
<img src="../imgs/seg.png">
|
||||
<div><b>7-Segment</b></div>
|
||||
</div>
|
||||
</div>
|
||||
|
||||
|
||||
## PIN 테이블
|
||||
|
||||
|
||||
| 핀 번호 | 신호 |
|
||||
|---------|------|
|
||||
| PIN_AA13 | led_out[0] |
|
||||
| PIN_AA14 | led_out[1] |
|
||||
| PIN_AA15 | led_out[2] |
|
||||
| PIN_AA16 | led_out[3] |
|
||||
| PIN_AA17 | led_out[4] |
|
||||
| PIN_AA18 | led_out[5] |
|
||||
| PIN_AA19 | led_out[6] |
|
||||
| PIN_AA20 | led_out[7] |
|
||||
| PIN_AB14 | seg[6] |
|
||||
| PIN_AB15 | seg[5] |
|
||||
| PIN_AB16 | seg[4] |
|
||||
| PIN_AB17 | seg[3] |
|
||||
| PIN_AB18 | seg[2] |
|
||||
| PIN_AB19 | seg[1] |
|
||||
| PIN_AB20 | seg[0] |
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
## VHDL 코드
|
||||
|
||||
```vhdl
|
||||
|
||||
library ieee;
|
||||
use ieee.std_logic_1164.all;
|
||||
|
||||
entity seg_out is
|
||||
port(
|
||||
seg : out std_logic_vector(6 downto 0); -- 7-세그 출력 (g~a)
|
||||
led_out : out std_logic_vector(0 to 7) -- 기존 인덱스(0 to 7)
|
||||
);
|
||||
end seg_out;
|
||||
|
||||
architecture SegmentDecoder of seg_out is
|
||||
signal key : integer range 0 to 15 := 5; -- 표시할 숫자 (0~15)
|
||||
begin
|
||||
----------------------------------------------------------------
|
||||
-- with-select: key 값 → seg 패턴 매핑 (VHDL-93 호환)
|
||||
----------------------------------------------------------------
|
||||
with key select
|
||||
seg <=
|
||||
"100" & "0000" when 0, -- 0
|
||||
"111" & "1001" when 1, -- 1
|
||||
"010" & "0100" when 2, -- 2
|
||||
"011" & "0000" when 3, -- 3
|
||||
"001" & "1001" when 4, -- 4
|
||||
"001" & "0010" when 5, -- 5
|
||||
"000" & "0010" when 6, -- 6
|
||||
"111" & "1000" when 7, -- 7
|
||||
"000" & "0000" when 8, -- 8
|
||||
"001" & "0000" when 9, -- 9
|
||||
"000" & "1000" when 10, -- A
|
||||
"000" & "0011" when 11, -- b
|
||||
"100" & "0110" when 12, -- C
|
||||
"010" & "0001" when 13, -- d
|
||||
"000" & "0110" when 14, -- E
|
||||
"000" & "1110" when 15, -- F
|
||||
"111" & "1111" when others; -- blank
|
||||
|
||||
----------------------------------------------------------------
|
||||
-- LED 개별 비트 설정: 기존 코드 그대로 유지
|
||||
----------------------------------------------------------------
|
||||
led_out(7) <= '1'; -- LED 7번 ON
|
||||
led_out(6) <= '1';
|
||||
led_out(5) <= '1';
|
||||
led_out(4) <= '0'; -- LED 4번 ON
|
||||
led_out(3) <= '0';
|
||||
led_out(2) <= '0';
|
||||
led_out(1) <= '1';
|
||||
led_out(0) <= '1'; -- LED 0번 ON
|
||||
|
||||
end architecture;
|
||||
|
||||
```
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,138 @@
|
||||
|
||||
# CLK AT 7SEG
|
||||
|
||||
CLK을 입력받아. 7SEGMENT 값들이 증가되어 출력되도록 한다.
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
---
|
||||
## PIN 테이블
|
||||
|
||||
| 핀 번호 | 신호 |
|
||||
|---------|------|
|
||||
| PIN_AA13 | led_out[0] |
|
||||
| PIN_AA14 | led_out[1] |
|
||||
| PIN_AA15 | led_out[2] |
|
||||
| PIN_AA16 | led_out[3] |
|
||||
| PIN_AA17 | led_out[4] |
|
||||
| PIN_AA18 | led_out[5] |
|
||||
| PIN_AA19 | led_out[6] |
|
||||
| PIN_AA20 | led_out[7] |
|
||||
| PIN_AB14 | seg[6] |
|
||||
| PIN_AB15 | seg[5] |
|
||||
| PIN_AB16 | seg[4] |
|
||||
| PIN_AB17 | seg[3] |
|
||||
| PIN_AB18 | seg[2] |
|
||||
| PIN_AB19 | seg[1] |
|
||||
| PIN_AB20 | seg[0] |
|
||||
| PIN_T2 | clk |
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## VHDL 코드
|
||||
|
||||
```vhdl
|
||||
|
||||
library ieee;
|
||||
use ieee.std_logic_1164.all;
|
||||
use ieee.numeric_std.all; -- 정수형 연산용
|
||||
|
||||
entity seg_clk is
|
||||
port(
|
||||
clk : in std_logic; -- 50MHz 클럭 입력
|
||||
led_out : out std_logic_vector(0 to 7); -- LED 출력
|
||||
seg : out std_logic_vector(6 downto 0) -- 7세그 출력
|
||||
);
|
||||
end entity;
|
||||
|
||||
architecture rtl of seg_clk is
|
||||
----------------------------------------------------------------
|
||||
-- 신호 선언
|
||||
----------------------------------------------------------------
|
||||
signal cnt : unsigned(25 downto 0) := (others => '0'); -- 50MHz → 1Hz 분주용
|
||||
signal sec_tick : std_logic := '0'; -- 1초 펄스
|
||||
signal num : unsigned(3 downto 0) := (others => '0'); -- 0~15 카운트
|
||||
begin
|
||||
----------------------------------------------------------------
|
||||
-- 50MHz → 1Hz 분주기 (1초마다 sec_tick='1')
|
||||
----------------------------------------------------------------
|
||||
process(clk)
|
||||
begin
|
||||
if rising_edge(clk) then
|
||||
if cnt = 49_999_999 then -- 50,000,000 - 1
|
||||
cnt <= (others => '0');
|
||||
sec_tick <= '1';
|
||||
else
|
||||
cnt <= cnt + 1;
|
||||
sec_tick <= '0';
|
||||
end if;
|
||||
end if;
|
||||
end process;
|
||||
|
||||
----------------------------------------------------------------
|
||||
-- 초당 1회 숫자 증가 (0~15 순환)
|
||||
----------------------------------------------------------------
|
||||
process(clk)
|
||||
begin
|
||||
if rising_edge(clk) then
|
||||
if sec_tick = '1' then
|
||||
if num = 15 then
|
||||
num <= (others => '0');
|
||||
else
|
||||
num <= num + 1;
|
||||
end if;
|
||||
end if;
|
||||
end if;
|
||||
end process;
|
||||
|
||||
----------------------------------------------------------------
|
||||
-- 숫자 → 7세그 변환
|
||||
----------------------------------------------------------------
|
||||
with num select
|
||||
seg <=
|
||||
("100" & "0000") when "0000", -- 0
|
||||
("111" & "1001") when "0001", -- 1
|
||||
("010" & "0100") when "0010", -- 2
|
||||
("011" & "0000") when "0011", -- 3
|
||||
("001" & "1001") when "0100", -- 4
|
||||
("001" & "0010") when "0101", -- 5
|
||||
("000" & "0010") when "0110", -- 6
|
||||
("111" & "1000") when "0111", -- 7
|
||||
("000" & "0000") when "1000", -- 8
|
||||
("001" & "0000") when "1001", -- 9
|
||||
("000" & "1000") when "1010", -- A
|
||||
("000" & "0011") when "1011", -- b
|
||||
("100" & "0110") when "1100", -- C
|
||||
("010" & "0001") when "1101", -- d
|
||||
("000" & "0110") when "1110", -- E
|
||||
("000" & "1110") when "1111", -- F
|
||||
("111" & "1111") when others; -- blank
|
||||
|
||||
----------------------------------------------------------------
|
||||
-- LED 출력 (기존 그대로 유지)
|
||||
----------------------------------------------------------------
|
||||
led_out(7) <= '1';
|
||||
led_out(6) <= '0';
|
||||
led_out(5) <= '0';
|
||||
led_out(4) <= '0';
|
||||
led_out(3) <= '0';
|
||||
led_out(2) <= '0';
|
||||
led_out(1) <= '0';
|
||||
led_out(0) <= '1';
|
||||
end architecture;
|
||||
|
||||
```
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,58 @@
|
||||
|
||||
# MODE SWITCH
|
||||
|
||||
슬라이드 스위치를 이용한 모드 설정에 사용한다.
|
||||
|
||||
해당 슬라이드를 입력으로 설정하여 입력되는 값들을 사용한다.
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
---
|
||||
## PIN 테이블
|
||||
|
||||
| 핀 번호 | 신호 |
|
||||
|---------|------|
|
||||
| PIN_B3 | dout[1] |
|
||||
| PIN_B4 | dout[0] |
|
||||
| PIN_M2 | din[1] |
|
||||
| PIN_J2 | din[0] |
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## VHDL 코드
|
||||
|
||||
```vhdl
|
||||
library ieee;
|
||||
use ieee.std_logic_1164.all;
|
||||
|
||||
entity modsw is
|
||||
port (
|
||||
din : in std_logic_vector(1 downto 0); -- 8bit 입력
|
||||
dout : out std_logic_vector(1 downto 0) -- 8bit 출력
|
||||
);
|
||||
end modsw;
|
||||
|
||||
architecture rtl of modsw is
|
||||
begin
|
||||
|
||||
dout <= din; -- 입력을 그대로 출력
|
||||
|
||||
|
||||
end rtl;
|
||||
|
||||
|
||||
```
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,51 @@
|
||||
사용법
|
||||
|
||||
1. ASM을 HEX로 변환
|
||||
|
||||
python asmtohex.py led.asm
|
||||
|
||||
결과:
|
||||
|
||||
led.hex
|
||||
|
||||
2. HEX를 COM3로 전송
|
||||
|
||||
python hexsend.py led.hex
|
||||
|
||||
pyserial 설치:
|
||||
|
||||
pip install pyserial
|
||||
|
||||
명령어 포맷:
|
||||
|
||||
16bit = opcode[15:12] + operand[11:0]
|
||||
|
||||
명령어:
|
||||
|
||||
NOP 0x0
|
||||
LOAD n 0x1
|
||||
INC 0x2
|
||||
DEC 0x3
|
||||
JMP addr 0x4
|
||||
JZ addr 0x5
|
||||
JNZ addr 0x6
|
||||
LED_ON 0x7
|
||||
LED_OFF 0x8
|
||||
DELAY n 0x9
|
||||
|
||||
led.asm 변환 결과:
|
||||
|
||||
1005
|
||||
7000
|
||||
9064
|
||||
8000
|
||||
9064
|
||||
3000
|
||||
6001
|
||||
5008
|
||||
7000
|
||||
4008
|
||||
|
||||
시리얼 전송 바이트:
|
||||
|
||||
10 05 70 00 90 64 80 00 90 64 30 00 60 01 50 08 70 00 40 08
|
||||
@@ -0,0 +1,132 @@
|
||||
#!/usr/bin/env python3
|
||||
import sys
|
||||
from pathlib import Path
|
||||
|
||||
OPCODE = {
|
||||
"NOP": 0x0,
|
||||
"LOAD": 0x1,
|
||||
"INC": 0x2,
|
||||
"DEC": 0x3,
|
||||
"JMP": 0x4,
|
||||
"JZ": 0x5,
|
||||
"JNZ": 0x6,
|
||||
"LED_ON": 0x7,
|
||||
"LED_OFF": 0x8,
|
||||
"DELAY": 0x9,
|
||||
}
|
||||
|
||||
def remove_comment(line):
|
||||
return line.split(";")[0].strip()
|
||||
|
||||
def parse_number(text):
|
||||
text = text.strip()
|
||||
if text.lower().startswith("0x"):
|
||||
return int(text, 16)
|
||||
if text.lower().startswith("0b"):
|
||||
return int(text, 2)
|
||||
return int(text, 10)
|
||||
|
||||
def assemble(asm_text):
|
||||
labels = {}
|
||||
instructions = []
|
||||
pc = 0
|
||||
|
||||
# 1차 패스: 라벨 주소 수집
|
||||
for raw_line in asm_text.splitlines():
|
||||
line = remove_comment(raw_line)
|
||||
|
||||
if not line:
|
||||
continue
|
||||
|
||||
if line.endswith(":"):
|
||||
label = line[:-1].strip()
|
||||
if label in labels:
|
||||
raise ValueError(f"중복 라벨: {label}")
|
||||
labels[label] = pc
|
||||
continue
|
||||
|
||||
if ":" in line:
|
||||
label_part, inst_part = line.split(":", 1)
|
||||
label = label_part.strip()
|
||||
inst_line = inst_part.strip()
|
||||
|
||||
if label in labels:
|
||||
raise ValueError(f"중복 라벨: {label}")
|
||||
|
||||
labels[label] = pc
|
||||
|
||||
if inst_line:
|
||||
instructions.append(inst_line)
|
||||
pc += 1
|
||||
|
||||
continue
|
||||
|
||||
instructions.append(line)
|
||||
pc += 1
|
||||
|
||||
machine = []
|
||||
|
||||
# 2차 패스: 명령어 변환
|
||||
for addr, line in enumerate(instructions):
|
||||
parts = line.replace(",", " ").split()
|
||||
|
||||
if not parts:
|
||||
continue
|
||||
|
||||
mnemonic = parts[0].upper()
|
||||
|
||||
if mnemonic not in OPCODE:
|
||||
raise ValueError(f"{addr}: 알 수 없는 명령어: {mnemonic}")
|
||||
|
||||
opcode = OPCODE[mnemonic]
|
||||
operand = 0
|
||||
|
||||
if len(parts) >= 2:
|
||||
arg = parts[1]
|
||||
if arg in labels:
|
||||
operand = labels[arg]
|
||||
else:
|
||||
operand = parse_number(arg)
|
||||
|
||||
if operand < 0 or operand > 0x0FFF:
|
||||
raise ValueError(f"{addr}: operand 범위 초과 0~4095: {operand}")
|
||||
|
||||
word = (opcode << 12) | (operand & 0x0FFF)
|
||||
machine.append(word)
|
||||
|
||||
return machine, labels, instructions
|
||||
|
||||
def main():
|
||||
if len(sys.argv) != 2:
|
||||
print("사용법: python asmtohex.py led.asm")
|
||||
sys.exit(1)
|
||||
|
||||
asm_path = Path(sys.argv[1])
|
||||
|
||||
if not asm_path.exists():
|
||||
print(f"파일 없음: {asm_path}")
|
||||
sys.exit(1)
|
||||
|
||||
hex_path = asm_path.with_suffix(".hex")
|
||||
asm_text = asm_path.read_text(encoding="utf-8")
|
||||
|
||||
machine, labels, instructions = assemble(asm_text)
|
||||
|
||||
with hex_path.open("w", encoding="utf-8") as f:
|
||||
for word in machine:
|
||||
f.write(f"{word:04X}\n")
|
||||
|
||||
print("라벨:")
|
||||
for name, addr in labels.items():
|
||||
print(f" {name} = {addr}")
|
||||
|
||||
print()
|
||||
print("기계어:")
|
||||
for addr, word in enumerate(machine):
|
||||
print(f" {addr:02d}: {word:04X} ; {instructions[addr]}")
|
||||
|
||||
print()
|
||||
print(f"HEX 생성 완료: {hex_path}")
|
||||
|
||||
if __name__ == "__main__":
|
||||
main()
|
||||
@@ -0,0 +1,85 @@
|
||||
#!/usr/bin/env python3
|
||||
import sys
|
||||
import time
|
||||
from pathlib import Path
|
||||
|
||||
try:
|
||||
import serial
|
||||
except ImportError:
|
||||
print("pyserial이 필요합니다.")
|
||||
print("설치: pip install pyserial")
|
||||
sys.exit(1)
|
||||
|
||||
PORT = "COM3"
|
||||
BAUD = 115200
|
||||
|
||||
def read_hex_file(hex_path):
|
||||
data = bytearray()
|
||||
|
||||
for line_no, raw_line in enumerate(hex_path.read_text(encoding="utf-8").splitlines(), start=1):
|
||||
line = raw_line.split(";")[0].strip()
|
||||
|
||||
if not line:
|
||||
continue
|
||||
|
||||
line = line.replace("0x", "").replace("0X", "")
|
||||
|
||||
if len(line) != 4:
|
||||
raise ValueError(f"{line_no}번째 줄 오류: 16비트 HEX 4자리여야 함: {raw_line}")
|
||||
|
||||
word = int(line, 16)
|
||||
|
||||
high = (word >> 8) & 0xFF
|
||||
low = word & 0xFF
|
||||
|
||||
data.append(high)
|
||||
data.append(low)
|
||||
|
||||
return data
|
||||
|
||||
def main():
|
||||
if len(sys.argv) != 2:
|
||||
print("사용법: python hexsend.py led.hex")
|
||||
sys.exit(1)
|
||||
|
||||
hex_path = Path(sys.argv[1])
|
||||
|
||||
if not hex_path.exists():
|
||||
print(f"파일 없음: {hex_path}")
|
||||
sys.exit(1)
|
||||
|
||||
send_data = read_hex_file(hex_path)
|
||||
|
||||
|
||||
send_data.append(0xFF)
|
||||
send_data.append(0xFF)
|
||||
|
||||
|
||||
print(f"파일: {hex_path}")
|
||||
print(f"전송 바이트 수: {len(send_data)}")
|
||||
print("전송 데이터:")
|
||||
print(send_data.hex(" ").upper())
|
||||
|
||||
ser = serial.Serial(
|
||||
port=PORT,
|
||||
baudrate=BAUD,
|
||||
bytesize=serial.EIGHTBITS,
|
||||
parity=serial.PARITY_NONE,
|
||||
stopbits=serial.STOPBITS_ONE,
|
||||
timeout=1
|
||||
)
|
||||
|
||||
time.sleep(2)
|
||||
|
||||
ser.reset_input_buffer()
|
||||
ser.reset_output_buffer()
|
||||
|
||||
ser.write(send_data)
|
||||
ser.flush()
|
||||
ser.close()
|
||||
|
||||
print()
|
||||
print(f"{PORT}, {BAUD}bps 전송 완료")
|
||||
|
||||
if __name__ == "__main__":
|
||||
main()
|
||||
@@ -0,0 +1,18 @@
|
||||
LOAD 1 ; R0 = 5
|
||||
|
||||
LOOP:
|
||||
LED_ON ; LED 켜기
|
||||
DELAY 300 ; 대기
|
||||
|
||||
LED_OFF ; LED 끄기
|
||||
DELAY 300 ; 대기
|
||||
|
||||
DEC ; R0 = R0 - 1
|
||||
|
||||
JNZ LOOP ; R0 != 0이면 LOOP로 이동
|
||||
|
||||
JZ END_ON ; R0 == 0이면 END_ON으로 이동
|
||||
|
||||
END_ON:
|
||||
LED_ON ; LED 켠 상태 유지
|
||||
JMP END_ON ; 무한 반복
|
||||
@@ -0,0 +1,10 @@
|
||||
1001
|
||||
7000
|
||||
912C
|
||||
8000
|
||||
912C
|
||||
3000
|
||||
6001
|
||||
5008
|
||||
7000
|
||||
4008
|
||||
@@ -0,0 +1,315 @@
|
||||
library ieee;
|
||||
use ieee.std_logic_1164.all;
|
||||
use ieee.numeric_std.all;
|
||||
|
||||
entity micom is
|
||||
port (
|
||||
clk : in std_logic; -- 50MHz
|
||||
reset : in std_logic; -- High reset
|
||||
uart_rx : in std_logic;
|
||||
led : out std_logic
|
||||
);
|
||||
end entity;
|
||||
|
||||
architecture rtl of micom is
|
||||
|
||||
constant CLK_FREQ : integer := 50000000;
|
||||
constant BAUD_RATE : integer := 115200;
|
||||
constant BAUD_CNT : integer := CLK_FREQ / BAUD_RATE;
|
||||
|
||||
type ram_type is array (0 to 255) of std_logic_vector(15 downto 0);
|
||||
signal prog_ram : ram_type := (others => x"0000");
|
||||
|
||||
type uart_state_type is (
|
||||
UART_IDLE,
|
||||
UART_START,
|
||||
UART_DATA,
|
||||
UART_STOP
|
||||
);
|
||||
|
||||
signal uart_state : uart_state_type := UART_IDLE;
|
||||
signal baud_counter : integer range 0 to BAUD_CNT := 0;
|
||||
signal bit_index : integer range 0 to 7 := 0;
|
||||
|
||||
signal rx_shift : std_logic_vector(7 downto 0) := (others => '0');
|
||||
signal rx_byte : std_logic_vector(7 downto 0) := (others => '0');
|
||||
signal rx_valid : std_logic := '0';
|
||||
|
||||
signal byte_high : std_logic_vector(7 downto 0) := (others => '0');
|
||||
signal rx_phase : std_logic := '0';
|
||||
|
||||
signal wr_addr : integer range 0 to 255 := 0;
|
||||
signal cpu_run : std_logic := '0';
|
||||
|
||||
type cpu_state_type is (
|
||||
CPU_LOAD_PROGRAM,
|
||||
CPU_FETCH,
|
||||
CPU_DECODE,
|
||||
CPU_DELAY
|
||||
);
|
||||
|
||||
signal cpu_state : cpu_state_type := CPU_LOAD_PROGRAM;
|
||||
|
||||
signal pc : integer range 0 to 255 := 0;
|
||||
signal inst : std_logic_vector(15 downto 0) := x"0000";
|
||||
|
||||
signal opcode : std_logic_vector(3 downto 0);
|
||||
signal operand : unsigned(11 downto 0);
|
||||
|
||||
signal r0 : unsigned(15 downto 0) := (others => '0');
|
||||
signal zflag : std_logic := '0';
|
||||
|
||||
signal delay_counter : unsigned(31 downto 0) := (others => '0');
|
||||
|
||||
begin
|
||||
|
||||
opcode <= inst(15 downto 12);
|
||||
operand <= unsigned(inst(11 downto 0));
|
||||
|
||||
--------------------------------------------------------------------
|
||||
-- UART RX
|
||||
--------------------------------------------------------------------
|
||||
process(clk, reset)
|
||||
begin
|
||||
if reset = '1' then
|
||||
uart_state <= UART_IDLE;
|
||||
baud_counter <= 0;
|
||||
bit_index <= 0;
|
||||
rx_shift <= (others => '0');
|
||||
rx_byte <= (others => '0');
|
||||
rx_valid <= '0';
|
||||
|
||||
elsif rising_edge(clk) then
|
||||
rx_valid <= '0';
|
||||
|
||||
case uart_state is
|
||||
|
||||
when UART_IDLE =>
|
||||
if uart_rx = '0' then
|
||||
baud_counter <= BAUD_CNT / 2;
|
||||
uart_state <= UART_START;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
when UART_START =>
|
||||
if baud_counter = 0 then
|
||||
if uart_rx = '0' then
|
||||
baud_counter <= BAUD_CNT - 1;
|
||||
bit_index <= 0;
|
||||
uart_state <= UART_DATA;
|
||||
else
|
||||
uart_state <= UART_IDLE;
|
||||
end if;
|
||||
else
|
||||
baud_counter <= baud_counter - 1;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
when UART_DATA =>
|
||||
if baud_counter = 0 then
|
||||
rx_shift(bit_index) <= uart_rx;
|
||||
baud_counter <= BAUD_CNT - 1;
|
||||
|
||||
if bit_index = 7 then
|
||||
uart_state <= UART_STOP;
|
||||
else
|
||||
bit_index <= bit_index + 1;
|
||||
end if;
|
||||
else
|
||||
baud_counter <= baud_counter - 1;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
when UART_STOP =>
|
||||
if baud_counter = 0 then
|
||||
rx_byte <= rx_shift;
|
||||
rx_valid <= '1';
|
||||
uart_state <= UART_IDLE;
|
||||
else
|
||||
baud_counter <= baud_counter - 1;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
end case;
|
||||
end if;
|
||||
end process;
|
||||
|
||||
--------------------------------------------------------------------
|
||||
-- Loader
|
||||
-- 실행 중 새 UART 데이터가 들어오면 자동 초기화 후 재다운로드
|
||||
--------------------------------------------------------------------
|
||||
process(clk, reset)
|
||||
variable word_data : std_logic_vector(15 downto 0);
|
||||
begin
|
||||
if reset = '1' then
|
||||
byte_high <= (others => '0');
|
||||
rx_phase <= '0';
|
||||
wr_addr <= 0;
|
||||
cpu_run <= '0';
|
||||
|
||||
elsif rising_edge(clk) then
|
||||
|
||||
if rx_valid = '1' then
|
||||
|
||||
-- CPU 실행 중 새 데이터가 들어오면 기존 실행 중지 후 재다운로드 시작
|
||||
if cpu_state /= CPU_LOAD_PROGRAM then
|
||||
wr_addr <= 0;
|
||||
rx_phase <= '0';
|
||||
cpu_run <= '0';
|
||||
byte_high <= rx_byte;
|
||||
rx_phase <= '1';
|
||||
|
||||
else
|
||||
if rx_phase = '0' then
|
||||
byte_high <= rx_byte;
|
||||
rx_phase <= '1';
|
||||
|
||||
else
|
||||
word_data := byte_high & rx_byte;
|
||||
|
||||
if word_data = x"FFFF" then
|
||||
cpu_run <= '1';
|
||||
rx_phase <= '0';
|
||||
|
||||
else
|
||||
prog_ram(wr_addr) <= word_data;
|
||||
|
||||
if wr_addr < 255 then
|
||||
wr_addr <= wr_addr + 1;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
rx_phase <= '0';
|
||||
end if;
|
||||
end if;
|
||||
end if;
|
||||
end if;
|
||||
end if;
|
||||
end process;
|
||||
|
||||
--------------------------------------------------------------------
|
||||
-- CPU
|
||||
--------------------------------------------------------------------
|
||||
process(clk, reset)
|
||||
begin
|
||||
if reset = '1' then
|
||||
cpu_state <= CPU_LOAD_PROGRAM;
|
||||
pc <= 0;
|
||||
inst <= x"0000";
|
||||
r0 <= (others => '0');
|
||||
zflag <= '0';
|
||||
delay_counter <= (others => '0');
|
||||
led <= '0';
|
||||
|
||||
elsif rising_edge(clk) then
|
||||
|
||||
-- 실행 중 UART 데이터가 들어오면 CPU를 초기화하고 다운로드 모드로 전환
|
||||
if rx_valid = '1' and cpu_state /= CPU_LOAD_PROGRAM then
|
||||
cpu_state <= CPU_LOAD_PROGRAM;
|
||||
pc <= 0;
|
||||
inst <= x"0000";
|
||||
r0 <= (others => '0');
|
||||
zflag <= '0';
|
||||
delay_counter <= (others => '0');
|
||||
led <= '0';
|
||||
|
||||
else
|
||||
case cpu_state is
|
||||
|
||||
when CPU_LOAD_PROGRAM =>
|
||||
if cpu_run = '1' then
|
||||
pc <= 0;
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
when CPU_FETCH =>
|
||||
inst <= prog_ram(pc);
|
||||
|
||||
if pc < 255 then
|
||||
pc <= pc + 1;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_DECODE;
|
||||
|
||||
when CPU_DECODE =>
|
||||
case opcode is
|
||||
|
||||
when x"0" =>
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"1" =>
|
||||
r0 <= resize(operand, 16);
|
||||
|
||||
if operand = 0 then
|
||||
zflag <= '1';
|
||||
else
|
||||
zflag <= '0';
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"2" =>
|
||||
r0 <= r0 + 1;
|
||||
|
||||
if r0 + 1 = 0 then
|
||||
zflag <= '1';
|
||||
else
|
||||
zflag <= '0';
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"3" =>
|
||||
r0 <= r0 - 1;
|
||||
|
||||
if r0 - 1 = 0 then
|
||||
zflag <= '1';
|
||||
else
|
||||
zflag <= '0';
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"4" =>
|
||||
pc <= to_integer(operand(7 downto 0));
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"5" =>
|
||||
if zflag = '1' then
|
||||
pc <= to_integer(operand(7 downto 0));
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"6" =>
|
||||
if zflag = '0' then
|
||||
pc <= to_integer(operand(7 downto 0));
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"7" =>
|
||||
led <= '1';
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"8" =>
|
||||
led <= '0';
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"9" =>
|
||||
delay_counter <= to_unsigned(to_integer(operand) * 50000, 32);
|
||||
cpu_state <= CPU_DELAY;
|
||||
|
||||
when others =>
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
end case;
|
||||
|
||||
when CPU_DELAY =>
|
||||
if delay_counter = 0 then
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
else
|
||||
delay_counter <= delay_counter - 1;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
end case;
|
||||
end if;
|
||||
end if;
|
||||
end process;
|
||||
|
||||
end architecture;
|
||||
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 2.0 MiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 192 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 100 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 359 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 94 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 58 KiB |
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 85 KiB |
@@ -0,0 +1,78 @@
|
||||
|
||||
# 마이컴 설계
|
||||
|
||||
## 어셈블리 언어
|
||||
|
||||
```asm
|
||||
|
||||
LOAD 10 ; R0 = 5
|
||||
|
||||
LOOP:
|
||||
LED_ON ; LED 켜기
|
||||
DELAY 1000 ; 대기
|
||||
|
||||
LED_OFF ; LED 끄기
|
||||
DELAY 1000 ; 대기
|
||||
|
||||
DEC ; R0 = R0 - 1
|
||||
|
||||
JNZ LOOP ; R0 != 0이면 LOOP로 이동
|
||||
|
||||
JZ END_ON ; R0 == 0이면 END_ON으로 이동
|
||||
|
||||
END_ON:
|
||||
LED_ON ; LED 켠 상태 유지
|
||||
JMP END_ON ; 무한 반복
|
||||
|
||||
```
|
||||
|
||||
|
||||
## CPU 구성
|
||||
|
||||
CPU 내부의 구성은 다음과 같다.
|
||||
|
||||
* PC
|
||||
* ROM
|
||||
* Decoder
|
||||
* GPIO
|
||||
* Delay Counter
|
||||
* R0
|
||||
|
||||
## 명령어
|
||||
|
||||
0x1 LOAD n <br>
|
||||
0x2 INC <br>
|
||||
0x3 DEC<br>
|
||||
0x4 JMP addr<br>
|
||||
0x5 JZ addr<br>
|
||||
0x6 JNZ addr<br>
|
||||
0x7 LED_ON<br>
|
||||
0x8 LED_OFF<br>
|
||||
0x9 DELAY n<br>
|
||||
|
||||
|
||||
## 컴파일러
|
||||
|
||||
어셉블리로 작성된 프로그램을 명령어 코드로 변환된 기계어 언어로 변환해주는 프로그램
|
||||
|
||||
```bash
|
||||
|
||||
python asmtohex.py led.asm
|
||||
|
||||
|
||||
```
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
## 프로그램 다운로드
|
||||
|
||||
시리얼을 통해서 기계어 hex 파일로 변환된 프로그램을 다운로드 한다.
|
||||
|
||||
```
|
||||
python hexsend.py led.hex
|
||||
|
||||
```
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,49 @@
|
||||
|
||||
# 명령어 만들기
|
||||
|
||||
TINY CPU MICOM을 이용한 LED 를 제어에 필요한 명령어 SET 구성을 한다.
|
||||
|
||||
## LED 켜는 명령어
|
||||
|
||||
LED를 제어하는데 필요한 어셈블리 언어에 필요한 명령어들어 16bit 단위로 동작하도록 작성한다.
|
||||
|
||||
|
||||
### 명령어 포맷
|
||||
|
||||
16bit = opcode[15:12] + operand[11:0]
|
||||
|
||||
|
||||
### 명령어
|
||||
|
||||
| Mnemonic | Operand | Opcode (Hex) | Description |
|
||||
|-----------|---------|--------------|-------------|
|
||||
| NOP | - | 0x0 | No Operation |
|
||||
| LOAD | n | 0x1 | Load immediate value into register |
|
||||
| INC | - | 0x2 | Increment register |
|
||||
| DEC | - | 0x3 | Decrement register |
|
||||
| JMP | addr | 0x4 | Unconditional jump |
|
||||
| JZ | addr | 0x5 | Jump if zero |
|
||||
| JNZ | addr | 0x6 | Jump if not zero |
|
||||
| LED_ON | - | 0x7 | Turn LED on |
|
||||
| LED_OFF | - | 0x8 | Turn LED off |
|
||||
| DELAY | n | 0x9 | Delay for n time units |
|
||||
|
||||
|
||||
만약 16비트 명령어 형식(상위 4비트 Opcode, 하위 12비트 Operand)을 사용한다면 다음과 같이 정리할 수도 있습니다.
|
||||
|
||||
|
||||
| Opcode | Mnemonic | Format | Example |
|
||||
|---------|----------|--------------|---------|
|
||||
| 0x0 | NOP | NOP | 0x0000 |
|
||||
| 0x1 | LOAD | LOAD n | 0x100A |
|
||||
| 0x2 | INC | INC | 0x2000 |
|
||||
| 0x3 | DEC | DEC | 0x3000 |
|
||||
| 0x4 | JMP | JMP addr | 0x4005 |
|
||||
| 0x5 | JZ | JZ addr | 0x500A |
|
||||
| 0x6 | JNZ | JNZ addr | 0x6002 |
|
||||
| 0x7 | LED_ON | LED_ON | 0x7000 |
|
||||
| 0x8 | LED_OFF | LED_OFF | 0x8000 |
|
||||
| 0x9 | DELAY | DELAY n | 0x93E8 |
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,85 @@
|
||||
|
||||
# 어셈블러작성
|
||||
|
||||
|
||||
## LED 프로그램작성
|
||||
|
||||
LED 를 제어하는 데 필요한 명령어를 구성을 한다.
|
||||
|
||||
### C 언어 표현
|
||||
|
||||
C 언어로 작성된 프로그램은 다음과 같이 동작하는 프로그램
|
||||
|
||||
```c
|
||||
|
||||
#include <stdint.h>
|
||||
|
||||
void LED_ON(void);
|
||||
void LED_OFF(void);
|
||||
void DELAY(uint32_t ms);
|
||||
|
||||
int main(void)
|
||||
{
|
||||
int R0;
|
||||
|
||||
R0 = 10;
|
||||
|
||||
LOOP:
|
||||
LED_ON();
|
||||
DELAY(1000);
|
||||
|
||||
LED_OFF();
|
||||
DELAY(1000);
|
||||
|
||||
R0--;
|
||||
|
||||
if (R0 != 0)
|
||||
goto LOOP;
|
||||
|
||||
END_ON:
|
||||
LED_ON();
|
||||
|
||||
while (1)
|
||||
{
|
||||
// JMP END_ON
|
||||
}
|
||||
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
```
|
||||
|
||||
### ASM 언어 표현
|
||||
|
||||
- [led.asm 다운로드](files/led.asm)
|
||||
|
||||
|
||||
```asm
|
||||
|
||||
LOAD 10 ; R0 = 5
|
||||
|
||||
LOOP:
|
||||
LED_ON ; LED 켜기
|
||||
DELAY 1000 ; 대기
|
||||
|
||||
LED_OFF ; LED 끄기
|
||||
DELAY 1000 ; 대기
|
||||
|
||||
DEC ; R0 = R0 - 1
|
||||
|
||||
JNZ LOOP ; R0 != 0이면 LOOP로 이동
|
||||
|
||||
JZ END_ON ; R0 == 0이면 END_ON으로 이동
|
||||
|
||||
END_ON:
|
||||
LED_ON ; LED 켠 상태 유지
|
||||
JMP END_ON ; 무한 반복
|
||||
|
||||
|
||||
```
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,169 @@
|
||||
|
||||
# 컴파일러작성
|
||||
|
||||
어셈블리 언어를 기계어 hex 파일로 변환한다.
|
||||
|
||||
|
||||
## 변환 프로그램 구동
|
||||
|
||||
|
||||
```bash
|
||||
python asmtohex.py led.asm
|
||||
```
|
||||
|
||||
- [led.asm 다운로드](files/led.asm)
|
||||
- [led.hex 다운로드](files/led.hex)
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
## 변환프로그램
|
||||
|
||||
asmtohex.py 파일 이름으로 다음과 파이썬 언어로 작성한다.
|
||||
|
||||
|
||||
- [asmtohex.py 다운로드](files/asmtohex.py)
|
||||
|
||||
|
||||
```python
|
||||
|
||||
import sys
|
||||
from pathlib import Path
|
||||
|
||||
OPCODE = {
|
||||
"NOP": 0x0,
|
||||
"LOAD": 0x1,
|
||||
"INC": 0x2,
|
||||
"DEC": 0x3,
|
||||
"JMP": 0x4,
|
||||
"JZ": 0x5,
|
||||
"JNZ": 0x6,
|
||||
"LED_ON": 0x7,
|
||||
"LED_OFF": 0x8,
|
||||
"DELAY": 0x9,
|
||||
}
|
||||
|
||||
def remove_comment(line):
|
||||
return line.split(";")[0].strip()
|
||||
|
||||
def parse_number(text):
|
||||
text = text.strip()
|
||||
if text.lower().startswith("0x"):
|
||||
return int(text, 16)
|
||||
if text.lower().startswith("0b"):
|
||||
return int(text, 2)
|
||||
return int(text, 10)
|
||||
|
||||
def assemble(asm_text):
|
||||
labels = {}
|
||||
instructions = []
|
||||
pc = 0
|
||||
|
||||
# 1차 패스: 라벨 주소 수집
|
||||
for raw_line in asm_text.splitlines():
|
||||
line = remove_comment(raw_line)
|
||||
|
||||
if not line:
|
||||
continue
|
||||
|
||||
if line.endswith(":"):
|
||||
label = line[:-1].strip()
|
||||
if label in labels:
|
||||
raise ValueError(f"중복 라벨: {label}")
|
||||
labels[label] = pc
|
||||
continue
|
||||
|
||||
if ":" in line:
|
||||
label_part, inst_part = line.split(":", 1)
|
||||
label = label_part.strip()
|
||||
inst_line = inst_part.strip()
|
||||
|
||||
if label in labels:
|
||||
raise ValueError(f"중복 라벨: {label}")
|
||||
|
||||
labels[label] = pc
|
||||
|
||||
if inst_line:
|
||||
instructions.append(inst_line)
|
||||
pc += 1
|
||||
|
||||
continue
|
||||
|
||||
instructions.append(line)
|
||||
pc += 1
|
||||
|
||||
machine = []
|
||||
|
||||
# 2차 패스: 명령어 변환
|
||||
for addr, line in enumerate(instructions):
|
||||
parts = line.replace(",", " ").split()
|
||||
|
||||
if not parts:
|
||||
continue
|
||||
|
||||
mnemonic = parts[0].upper()
|
||||
|
||||
if mnemonic not in OPCODE:
|
||||
raise ValueError(f"{addr}: 알 수 없는 명령어: {mnemonic}")
|
||||
|
||||
opcode = OPCODE[mnemonic]
|
||||
operand = 0
|
||||
|
||||
if len(parts) >= 2:
|
||||
arg = parts[1]
|
||||
if arg in labels:
|
||||
operand = labels[arg]
|
||||
else:
|
||||
operand = parse_number(arg)
|
||||
|
||||
if operand < 0 or operand > 0x0FFF:
|
||||
raise ValueError(f"{addr}: operand 범위 초과 0~4095: {operand}")
|
||||
|
||||
word = (opcode << 12) | (operand & 0x0FFF)
|
||||
machine.append(word)
|
||||
|
||||
return machine, labels, instructions
|
||||
|
||||
def main():
|
||||
if len(sys.argv) != 2:
|
||||
print("사용법: python asmtohex.py led.asm")
|
||||
sys.exit(1)
|
||||
|
||||
asm_path = Path(sys.argv[1])
|
||||
|
||||
if not asm_path.exists():
|
||||
print(f"파일 없음: {asm_path}")
|
||||
sys.exit(1)
|
||||
|
||||
hex_path = asm_path.with_suffix(".hex")
|
||||
asm_text = asm_path.read_text(encoding="utf-8")
|
||||
|
||||
machine, labels, instructions = assemble(asm_text)
|
||||
|
||||
with hex_path.open("w", encoding="utf-8") as f:
|
||||
for word in machine:
|
||||
f.write(f"{word:04X}\n")
|
||||
|
||||
print("라벨:")
|
||||
for name, addr in labels.items():
|
||||
print(f" {name} = {addr}")
|
||||
|
||||
print()
|
||||
print("기계어:")
|
||||
for addr, word in enumerate(machine):
|
||||
print(f" {addr:02d}: {word:04X} ; {instructions[addr]}")
|
||||
|
||||
print()
|
||||
print(f"HEX 생성 완료: {hex_path}")
|
||||
|
||||
if __name__ == "__main__":
|
||||
main()
|
||||
|
||||
|
||||
```
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,111 @@
|
||||
|
||||
# 다운로더 작성
|
||||
|
||||
기계어 hex 파일로 FPGA 코어로 전송한다.
|
||||
|
||||
## 변환 프로그램 구동
|
||||
|
||||
|
||||
```bash
|
||||
python hexsend.py led.hex
|
||||
```
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
## 변환프로그램
|
||||
|
||||
hexsend.py 파일 이름으로 다음과 파이썬 언어로 작성한다.
|
||||
|
||||
[hexsend.py 다운로드](files/hexsend.py)
|
||||
|
||||
|
||||
```python
|
||||
import sys
|
||||
import time
|
||||
from pathlib import Path
|
||||
|
||||
try:
|
||||
import serial
|
||||
except ImportError:
|
||||
print("pyserial이 필요합니다.")
|
||||
print("설치: pip install pyserial")
|
||||
sys.exit(1)
|
||||
|
||||
PORT = "COM3"
|
||||
BAUD = 115200
|
||||
|
||||
def read_hex_file(hex_path):
|
||||
data = bytearray()
|
||||
|
||||
for line_no, raw_line in enumerate(hex_path.read_text(encoding="utf-8").splitlines(), start=1):
|
||||
line = raw_line.split(";")[0].strip()
|
||||
|
||||
if not line:
|
||||
continue
|
||||
|
||||
line = line.replace("0x", "").replace("0X", "")
|
||||
|
||||
if len(line) != 4:
|
||||
raise ValueError(f"{line_no}번째 줄 오류: 16비트 HEX 4자리여야 함: {raw_line}")
|
||||
|
||||
word = int(line, 16)
|
||||
|
||||
high = (word >> 8) & 0xFF
|
||||
low = word & 0xFF
|
||||
|
||||
data.append(high)
|
||||
data.append(low)
|
||||
|
||||
return data
|
||||
|
||||
def main():
|
||||
if len(sys.argv) != 2:
|
||||
print("사용법: python hexsend.py led.hex")
|
||||
sys.exit(1)
|
||||
|
||||
hex_path = Path(sys.argv[1])
|
||||
|
||||
if not hex_path.exists():
|
||||
print(f"파일 없음: {hex_path}")
|
||||
sys.exit(1)
|
||||
|
||||
send_data = read_hex_file(hex_path)
|
||||
|
||||
send_data.append(0xFF)
|
||||
send_data.append(0xFF)
|
||||
|
||||
print(f"파일: {hex_path}")
|
||||
print(f"전송 바이트 수: {len(send_data)}")
|
||||
print("전송 데이터:")
|
||||
print(send_data.hex(" ").upper())
|
||||
|
||||
ser = serial.Serial(
|
||||
port=PORT,
|
||||
baudrate=BAUD,
|
||||
bytesize=serial.EIGHTBITS,
|
||||
parity=serial.PARITY_NONE,
|
||||
stopbits=serial.STOPBITS_ONE,
|
||||
timeout=1
|
||||
)
|
||||
|
||||
time.sleep(2)
|
||||
|
||||
ser.reset_input_buffer()
|
||||
ser.reset_output_buffer()
|
||||
|
||||
ser.write(send_data)
|
||||
ser.flush()
|
||||
ser.close()
|
||||
|
||||
print()
|
||||
print(f"{PORT}, {BAUD}bps 전송 완료")
|
||||
|
||||
if __name__ == "__main__":
|
||||
main()
|
||||
|
||||
```
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,417 @@
|
||||
|
||||
# FPGA제작
|
||||
|
||||
|
||||
어셈블리에서 hex 기계어로 변환된 코드를 시리얼로 부터 받아서, 구동하는 프로그램을 VHDL로 작성을 한다.
|
||||
|
||||
지금까지 만든 CPU를 이용한다면 구조는 다음과 같습니다.
|
||||
hex 1차 다운로드 → FF FF → 자동 실행
|
||||
실행 중 새 hexsend.py 전송
|
||||
→ 첫 바이트 수신 순간 CPU 정지
|
||||
→ RAM 주소 0부터 다시 저장
|
||||
→ FF FF 수신
|
||||
→ 새 프로그램 자동 실행
|
||||
|
||||
|
||||
## 동작과정 설명
|
||||
|
||||
|
||||
## CPU 구성 블록 설명
|
||||
|
||||
| 구성요소 | 역할 | 저장 데이터 | 주요 동작 |
|
||||
| -------------------- | ---------------- | --------------- | ------------------- |
|
||||
| PC (Program Counter) | 현재 실행할 명령어 주소 저장 | 명령어 주소 | 다음 명령어 위치 관리 |
|
||||
| Program RAM | 프로그램 저장 | 기계어(16비트 명령어) | UART로 다운로드된 프로그램 저장 |
|
||||
| Instruction Decoder | 명령어 해석 | Opcode, Operand | 명령어 종류 판별 |
|
||||
| R0 Register | 범용 레지스터 | 연산 데이터 | LOAD, INC, DEC 수행 |
|
||||
| Delay Block | 시간 지연 | Delay Counter | 지정 시간 동안 대기 |
|
||||
| GPIO | 외부 핀 제어 | LED 상태 | LED ON/OFF |
|
||||
| UART RX | 프로그램 다운로드 | 수신 데이터 | PC로부터 프로그램 수신 |
|
||||
| Boot Loader | 프로그램 적재 제어 | RAM 주소 | RAM 저장 및 실행 시작 |
|
||||
|
||||
|
||||
즉 현재 설계는 **UART Bootloader + Program RAM + Tiny CPU** 구조로, Quartus 재합성 없이 `ASM → HEX → UART 다운로드 → 즉시 실행`이 가능한 간단한 MCU 형태입니다.
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
## 동작 시나리오
|
||||
|
||||
```
|
||||
|
||||
전원인가
|
||||
│
|
||||
▼
|
||||
CPU_LOAD_PROGRAM
|
||||
│
|
||||
UART 프로그램 수신
|
||||
│
|
||||
FF FF 수신
|
||||
│
|
||||
▼
|
||||
CPU_FETCH
|
||||
│
|
||||
▼
|
||||
CPU_DECODE
|
||||
│
|
||||
▼
|
||||
CPU_DELAY
|
||||
│
|
||||
└───────┐
|
||||
│
|
||||
▼
|
||||
CPU_FETCH
|
||||
|
||||
|
||||
실행 중 UART 데이터 수신
|
||||
│
|
||||
▼
|
||||
CPU_LOAD_PROGRAM
|
||||
│
|
||||
새 프로그램 수신
|
||||
│
|
||||
FF FF
|
||||
│
|
||||
▼
|
||||
새 프로그램 실행
|
||||
```
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 핀테이블
|
||||
|
||||
아래와 같이, VHDL에 사용되는 핀을 대한 할당을 한다.
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
## VHDL CODE
|
||||
|
||||
|
||||
[micom.vhdl 다운로드](files/micom.vhdl)
|
||||
|
||||
|
||||
```
|
||||
library ieee;
|
||||
use ieee.std_logic_1164.all;
|
||||
use ieee.numeric_std.all;
|
||||
|
||||
entity micom is
|
||||
port (
|
||||
clk : in std_logic; -- 50MHz
|
||||
reset : in std_logic; -- High reset
|
||||
uart_rx : in std_logic;
|
||||
led : out std_logic
|
||||
);
|
||||
end entity;
|
||||
|
||||
architecture rtl of micom is
|
||||
|
||||
constant CLK_FREQ : integer := 50000000;
|
||||
constant BAUD_RATE : integer := 115200;
|
||||
constant BAUD_CNT : integer := CLK_FREQ / BAUD_RATE;
|
||||
|
||||
type ram_type is array (0 to 255) of std_logic_vector(15 downto 0);
|
||||
signal prog_ram : ram_type := (others => x"0000");
|
||||
|
||||
type uart_state_type is (
|
||||
UART_IDLE,
|
||||
UART_START,
|
||||
UART_DATA,
|
||||
UART_STOP
|
||||
);
|
||||
|
||||
signal uart_state : uart_state_type := UART_IDLE;
|
||||
signal baud_counter : integer range 0 to BAUD_CNT := 0;
|
||||
signal bit_index : integer range 0 to 7 := 0;
|
||||
|
||||
signal rx_shift : std_logic_vector(7 downto 0) := (others => '0');
|
||||
signal rx_byte : std_logic_vector(7 downto 0) := (others => '0');
|
||||
signal rx_valid : std_logic := '0';
|
||||
|
||||
signal byte_high : std_logic_vector(7 downto 0) := (others => '0');
|
||||
signal rx_phase : std_logic := '0';
|
||||
|
||||
signal wr_addr : integer range 0 to 255 := 0;
|
||||
signal cpu_run : std_logic := '0';
|
||||
|
||||
type cpu_state_type is (
|
||||
CPU_LOAD_PROGRAM,
|
||||
CPU_FETCH,
|
||||
CPU_DECODE,
|
||||
CPU_DELAY
|
||||
);
|
||||
|
||||
signal cpu_state : cpu_state_type := CPU_LOAD_PROGRAM;
|
||||
|
||||
signal pc : integer range 0 to 255 := 0;
|
||||
signal inst : std_logic_vector(15 downto 0) := x"0000";
|
||||
|
||||
signal opcode : std_logic_vector(3 downto 0);
|
||||
signal operand : unsigned(11 downto 0);
|
||||
|
||||
signal r0 : unsigned(15 downto 0) := (others => '0');
|
||||
signal zflag : std_logic := '0';
|
||||
|
||||
signal delay_counter : unsigned(31 downto 0) := (others => '0');
|
||||
|
||||
begin
|
||||
|
||||
opcode <= inst(15 downto 12);
|
||||
operand <= unsigned(inst(11 downto 0));
|
||||
|
||||
--------------------------------------------------------------------
|
||||
-- UART RX
|
||||
--------------------------------------------------------------------
|
||||
process(clk, reset)
|
||||
begin
|
||||
if reset = '1' then
|
||||
uart_state <= UART_IDLE;
|
||||
baud_counter <= 0;
|
||||
bit_index <= 0;
|
||||
rx_shift <= (others => '0');
|
||||
rx_byte <= (others => '0');
|
||||
rx_valid <= '0';
|
||||
|
||||
elsif rising_edge(clk) then
|
||||
rx_valid <= '0';
|
||||
|
||||
case uart_state is
|
||||
|
||||
when UART_IDLE =>
|
||||
if uart_rx = '0' then
|
||||
baud_counter <= BAUD_CNT / 2;
|
||||
uart_state <= UART_START;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
when UART_START =>
|
||||
if baud_counter = 0 then
|
||||
if uart_rx = '0' then
|
||||
baud_counter <= BAUD_CNT - 1;
|
||||
bit_index <= 0;
|
||||
uart_state <= UART_DATA;
|
||||
else
|
||||
uart_state <= UART_IDLE;
|
||||
end if;
|
||||
else
|
||||
baud_counter <= baud_counter - 1;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
when UART_DATA =>
|
||||
if baud_counter = 0 then
|
||||
rx_shift(bit_index) <= uart_rx;
|
||||
baud_counter <= BAUD_CNT - 1;
|
||||
|
||||
if bit_index = 7 then
|
||||
uart_state <= UART_STOP;
|
||||
else
|
||||
bit_index <= bit_index + 1;
|
||||
end if;
|
||||
else
|
||||
baud_counter <= baud_counter - 1;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
when UART_STOP =>
|
||||
if baud_counter = 0 then
|
||||
rx_byte <= rx_shift;
|
||||
rx_valid <= '1';
|
||||
uart_state <= UART_IDLE;
|
||||
else
|
||||
baud_counter <= baud_counter - 1;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
end case;
|
||||
end if;
|
||||
end process;
|
||||
|
||||
--------------------------------------------------------------------
|
||||
-- Loader
|
||||
-- 실행 중 새 UART 데이터가 들어오면 자동 초기화 후 재다운로드
|
||||
--------------------------------------------------------------------
|
||||
process(clk, reset)
|
||||
variable word_data : std_logic_vector(15 downto 0);
|
||||
begin
|
||||
if reset = '1' then
|
||||
byte_high <= (others => '0');
|
||||
rx_phase <= '0';
|
||||
wr_addr <= 0;
|
||||
cpu_run <= '0';
|
||||
|
||||
elsif rising_edge(clk) then
|
||||
|
||||
if rx_valid = '1' then
|
||||
|
||||
-- CPU 실행 중 새 데이터가 들어오면 기존 실행 중지 후 재다운로드 시작
|
||||
if cpu_state /= CPU_LOAD_PROGRAM then
|
||||
wr_addr <= 0;
|
||||
rx_phase <= '0';
|
||||
cpu_run <= '0';
|
||||
byte_high <= rx_byte;
|
||||
rx_phase <= '1';
|
||||
|
||||
else
|
||||
if rx_phase = '0' then
|
||||
byte_high <= rx_byte;
|
||||
rx_phase <= '1';
|
||||
|
||||
else
|
||||
word_data := byte_high & rx_byte;
|
||||
|
||||
if word_data = x"FFFF" then
|
||||
cpu_run <= '1';
|
||||
rx_phase <= '0';
|
||||
|
||||
else
|
||||
prog_ram(wr_addr) <= word_data;
|
||||
|
||||
if wr_addr < 255 then
|
||||
wr_addr <= wr_addr + 1;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
rx_phase <= '0';
|
||||
end if;
|
||||
end if;
|
||||
end if;
|
||||
end if;
|
||||
end if;
|
||||
end process;
|
||||
|
||||
--------------------------------------------------------------------
|
||||
-- CPU
|
||||
--------------------------------------------------------------------
|
||||
process(clk, reset)
|
||||
begin
|
||||
if reset = '1' then
|
||||
cpu_state <= CPU_LOAD_PROGRAM;
|
||||
pc <= 0;
|
||||
inst <= x"0000";
|
||||
r0 <= (others => '0');
|
||||
zflag <= '0';
|
||||
delay_counter <= (others => '0');
|
||||
led <= '0';
|
||||
|
||||
elsif rising_edge(clk) then
|
||||
|
||||
-- 실행 중 UART 데이터가 들어오면 CPU를 초기화하고 다운로드 모드로 전환
|
||||
if rx_valid = '1' and cpu_state /= CPU_LOAD_PROGRAM then
|
||||
cpu_state <= CPU_LOAD_PROGRAM;
|
||||
pc <= 0;
|
||||
inst <= x"0000";
|
||||
r0 <= (others => '0');
|
||||
zflag <= '0';
|
||||
delay_counter <= (others => '0');
|
||||
led <= '0';
|
||||
|
||||
else
|
||||
case cpu_state is
|
||||
|
||||
when CPU_LOAD_PROGRAM =>
|
||||
if cpu_run = '1' then
|
||||
pc <= 0;
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
when CPU_FETCH =>
|
||||
inst <= prog_ram(pc);
|
||||
|
||||
if pc < 255 then
|
||||
pc <= pc + 1;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_DECODE;
|
||||
|
||||
when CPU_DECODE =>
|
||||
case opcode is
|
||||
|
||||
when x"0" =>
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"1" =>
|
||||
r0 <= resize(operand, 16);
|
||||
|
||||
if operand = 0 then
|
||||
zflag <= '1';
|
||||
else
|
||||
zflag <= '0';
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"2" =>
|
||||
r0 <= r0 + 1;
|
||||
|
||||
if r0 + 1 = 0 then
|
||||
zflag <= '1';
|
||||
else
|
||||
zflag <= '0';
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"3" =>
|
||||
r0 <= r0 - 1;
|
||||
|
||||
if r0 - 1 = 0 then
|
||||
zflag <= '1';
|
||||
else
|
||||
zflag <= '0';
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"4" =>
|
||||
pc <= to_integer(operand(7 downto 0));
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"5" =>
|
||||
if zflag = '1' then
|
||||
pc <= to_integer(operand(7 downto 0));
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"6" =>
|
||||
if zflag = '0' then
|
||||
pc <= to_integer(operand(7 downto 0));
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"7" =>
|
||||
led <= '1';
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"8" =>
|
||||
led <= '0';
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"9" =>
|
||||
delay_counter <= to_unsigned(to_integer(operand) * 50000, 32);
|
||||
cpu_state <= CPU_DELAY;
|
||||
|
||||
when others =>
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
end case;
|
||||
|
||||
when CPU_DELAY =>
|
||||
if delay_counter = 0 then
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
else
|
||||
delay_counter <= delay_counter - 1;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
end case;
|
||||
end if;
|
||||
end if;
|
||||
end process;
|
||||
|
||||
end architecture;
|
||||
```
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@@ -0,0 +1,66 @@
|
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# 프로그램 실습
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1. 어셈블리 언어로 프로그램을 작성하고
|
||||
2. 컴파일 하고
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3. hex 파일을 다운로드
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||||
4. FPGA 실습키트에서 동작을 확인한다.
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||||
5. VHDL을 매번 수정,컴파일,다운로드하지 않아도, 프로그램 코드를 변경하여 원하는동작을 바로 실행할 수 있다.
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## 프로그램 작성
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R0 의 값을 변경하거나, DELAY 의 값을 변경하여 프로그램을 수정한다.
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||||
R0 는 LED가 깜빡이는 횟수를 설정하는 것이며, DELAY 에 설정되는 값은 ms의 값으로 지연값을 나타낸다.
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||||
## 프로그램 컴파일
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```bash
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python asmtohex.py led.asm
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```
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||||
led.hex 파일을 출력한다.
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||||
## 프로그램 전송
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||||
hexsend.py 을 이용해서 프로그램을 FPGA 로 동작코드를 전송한다.
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||||
```bash
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||||
python hexsend.py led.hex
|
||||
```
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||||
## 동작상태 확인
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||||
프로그램을 수정하여 컴파일 하여 전송하므로써, 속도, 횟수를 자유롭게 변경하여 프로그램 적용하여 구동할 수 있다.
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||||
프로그램을 다운로드 하여 즉시 반영된 동작을 확인한다.
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@@ -0,0 +1,51 @@
|
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사용법
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1. ASM을 HEX로 변환
|
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|
||||
python asmtohex.py led.asm
|
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||||
결과:
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||||
led.hex
|
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||||
2. HEX를 COM3로 전송
|
||||
|
||||
python hexsend.py led.hex
|
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|
||||
pyserial 설치:
|
||||
|
||||
pip install pyserial
|
||||
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||||
명령어 포맷:
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||||
16bit = opcode[15:12] + operand[11:0]
|
||||
|
||||
명령어:
|
||||
|
||||
NOP 0x0
|
||||
LOAD n 0x1
|
||||
INC 0x2
|
||||
DEC 0x3
|
||||
JMP addr 0x4
|
||||
JZ addr 0x5
|
||||
JNZ addr 0x6
|
||||
LED_ON 0x7
|
||||
LED_OFF 0x8
|
||||
DELAY n 0x9
|
||||
|
||||
led.asm 변환 결과:
|
||||
|
||||
1005
|
||||
7000
|
||||
9064
|
||||
8000
|
||||
9064
|
||||
3000
|
||||
6001
|
||||
5008
|
||||
7000
|
||||
4008
|
||||
|
||||
시리얼 전송 바이트:
|
||||
|
||||
10 05 70 00 90 64 80 00 90 64 30 00 60 01 50 08 70 00 40 08
|
||||
@@ -0,0 +1,132 @@
|
||||
#!/usr/bin/env python3
|
||||
import sys
|
||||
from pathlib import Path
|
||||
|
||||
OPCODE = {
|
||||
"NOP": 0x0,
|
||||
"LOAD": 0x1,
|
||||
"INC": 0x2,
|
||||
"DEC": 0x3,
|
||||
"JMP": 0x4,
|
||||
"JZ": 0x5,
|
||||
"JNZ": 0x6,
|
||||
"LED_ON": 0x7,
|
||||
"LED_OFF": 0x8,
|
||||
"DELAY": 0x9,
|
||||
}
|
||||
|
||||
def remove_comment(line):
|
||||
return line.split(";")[0].strip()
|
||||
|
||||
def parse_number(text):
|
||||
text = text.strip()
|
||||
if text.lower().startswith("0x"):
|
||||
return int(text, 16)
|
||||
if text.lower().startswith("0b"):
|
||||
return int(text, 2)
|
||||
return int(text, 10)
|
||||
|
||||
def assemble(asm_text):
|
||||
labels = {}
|
||||
instructions = []
|
||||
pc = 0
|
||||
|
||||
# 1차 패스: 라벨 주소 수집
|
||||
for raw_line in asm_text.splitlines():
|
||||
line = remove_comment(raw_line)
|
||||
|
||||
if not line:
|
||||
continue
|
||||
|
||||
if line.endswith(":"):
|
||||
label = line[:-1].strip()
|
||||
if label in labels:
|
||||
raise ValueError(f"중복 라벨: {label}")
|
||||
labels[label] = pc
|
||||
continue
|
||||
|
||||
if ":" in line:
|
||||
label_part, inst_part = line.split(":", 1)
|
||||
label = label_part.strip()
|
||||
inst_line = inst_part.strip()
|
||||
|
||||
if label in labels:
|
||||
raise ValueError(f"중복 라벨: {label}")
|
||||
|
||||
labels[label] = pc
|
||||
|
||||
if inst_line:
|
||||
instructions.append(inst_line)
|
||||
pc += 1
|
||||
|
||||
continue
|
||||
|
||||
instructions.append(line)
|
||||
pc += 1
|
||||
|
||||
machine = []
|
||||
|
||||
# 2차 패스: 명령어 변환
|
||||
for addr, line in enumerate(instructions):
|
||||
parts = line.replace(",", " ").split()
|
||||
|
||||
if not parts:
|
||||
continue
|
||||
|
||||
mnemonic = parts[0].upper()
|
||||
|
||||
if mnemonic not in OPCODE:
|
||||
raise ValueError(f"{addr}: 알 수 없는 명령어: {mnemonic}")
|
||||
|
||||
opcode = OPCODE[mnemonic]
|
||||
operand = 0
|
||||
|
||||
if len(parts) >= 2:
|
||||
arg = parts[1]
|
||||
if arg in labels:
|
||||
operand = labels[arg]
|
||||
else:
|
||||
operand = parse_number(arg)
|
||||
|
||||
if operand < 0 or operand > 0x0FFF:
|
||||
raise ValueError(f"{addr}: operand 범위 초과 0~4095: {operand}")
|
||||
|
||||
word = (opcode << 12) | (operand & 0x0FFF)
|
||||
machine.append(word)
|
||||
|
||||
return machine, labels, instructions
|
||||
|
||||
def main():
|
||||
if len(sys.argv) != 2:
|
||||
print("사용법: python asmtohex.py led.asm")
|
||||
sys.exit(1)
|
||||
|
||||
asm_path = Path(sys.argv[1])
|
||||
|
||||
if not asm_path.exists():
|
||||
print(f"파일 없음: {asm_path}")
|
||||
sys.exit(1)
|
||||
|
||||
hex_path = asm_path.with_suffix(".hex")
|
||||
asm_text = asm_path.read_text(encoding="utf-8")
|
||||
|
||||
machine, labels, instructions = assemble(asm_text)
|
||||
|
||||
with hex_path.open("w", encoding="utf-8") as f:
|
||||
for word in machine:
|
||||
f.write(f"{word:04X}\n")
|
||||
|
||||
print("라벨:")
|
||||
for name, addr in labels.items():
|
||||
print(f" {name} = {addr}")
|
||||
|
||||
print()
|
||||
print("기계어:")
|
||||
for addr, word in enumerate(machine):
|
||||
print(f" {addr:02d}: {word:04X} ; {instructions[addr]}")
|
||||
|
||||
print()
|
||||
print(f"HEX 생성 완료: {hex_path}")
|
||||
|
||||
if __name__ == "__main__":
|
||||
main()
|
||||
@@ -0,0 +1,85 @@
|
||||
#!/usr/bin/env python3
|
||||
import sys
|
||||
import time
|
||||
from pathlib import Path
|
||||
|
||||
try:
|
||||
import serial
|
||||
except ImportError:
|
||||
print("pyserial이 필요합니다.")
|
||||
print("설치: pip install pyserial")
|
||||
sys.exit(1)
|
||||
|
||||
PORT = "COM3"
|
||||
BAUD = 115200
|
||||
|
||||
def read_hex_file(hex_path):
|
||||
data = bytearray()
|
||||
|
||||
for line_no, raw_line in enumerate(hex_path.read_text(encoding="utf-8").splitlines(), start=1):
|
||||
line = raw_line.split(";")[0].strip()
|
||||
|
||||
if not line:
|
||||
continue
|
||||
|
||||
line = line.replace("0x", "").replace("0X", "")
|
||||
|
||||
if len(line) != 4:
|
||||
raise ValueError(f"{line_no}번째 줄 오류: 16비트 HEX 4자리여야 함: {raw_line}")
|
||||
|
||||
word = int(line, 16)
|
||||
|
||||
high = (word >> 8) & 0xFF
|
||||
low = word & 0xFF
|
||||
|
||||
data.append(high)
|
||||
data.append(low)
|
||||
|
||||
return data
|
||||
|
||||
def main():
|
||||
if len(sys.argv) != 2:
|
||||
print("사용법: python hexsend.py led.hex")
|
||||
sys.exit(1)
|
||||
|
||||
hex_path = Path(sys.argv[1])
|
||||
|
||||
if not hex_path.exists():
|
||||
print(f"파일 없음: {hex_path}")
|
||||
sys.exit(1)
|
||||
|
||||
send_data = read_hex_file(hex_path)
|
||||
|
||||
|
||||
send_data.append(0xFF)
|
||||
send_data.append(0xFF)
|
||||
|
||||
|
||||
print(f"파일: {hex_path}")
|
||||
print(f"전송 바이트 수: {len(send_data)}")
|
||||
print("전송 데이터:")
|
||||
print(send_data.hex(" ").upper())
|
||||
|
||||
ser = serial.Serial(
|
||||
port=PORT,
|
||||
baudrate=BAUD,
|
||||
bytesize=serial.EIGHTBITS,
|
||||
parity=serial.PARITY_NONE,
|
||||
stopbits=serial.STOPBITS_ONE,
|
||||
timeout=1
|
||||
)
|
||||
|
||||
time.sleep(2)
|
||||
|
||||
ser.reset_input_buffer()
|
||||
ser.reset_output_buffer()
|
||||
|
||||
ser.write(send_data)
|
||||
ser.flush()
|
||||
ser.close()
|
||||
|
||||
print()
|
||||
print(f"{PORT}, {BAUD}bps 전송 완료")
|
||||
|
||||
if __name__ == "__main__":
|
||||
main()
|
||||
@@ -0,0 +1,18 @@
|
||||
LOAD 1 ; R0 = 5
|
||||
|
||||
LOOP:
|
||||
LED_ON ; LED 켜기
|
||||
DELAY 300 ; 대기
|
||||
|
||||
LED_OFF ; LED 끄기
|
||||
DELAY 300 ; 대기
|
||||
|
||||
DEC ; R0 = R0 - 1
|
||||
|
||||
JNZ LOOP ; R0 != 0이면 LOOP로 이동
|
||||
|
||||
JZ END_ON ; R0 == 0이면 END_ON으로 이동
|
||||
|
||||
END_ON:
|
||||
LED_ON ; LED 켠 상태 유지
|
||||
JMP END_ON ; 무한 반복
|
||||
@@ -0,0 +1,10 @@
|
||||
1001
|
||||
7000
|
||||
912C
|
||||
8000
|
||||
912C
|
||||
3000
|
||||
6001
|
||||
5008
|
||||
7000
|
||||
4008
|
||||
@@ -0,0 +1,315 @@
|
||||
library ieee;
|
||||
use ieee.std_logic_1164.all;
|
||||
use ieee.numeric_std.all;
|
||||
|
||||
entity micom is
|
||||
port (
|
||||
clk : in std_logic; -- 50MHz
|
||||
reset : in std_logic; -- High reset
|
||||
uart_rx : in std_logic;
|
||||
led : out std_logic
|
||||
);
|
||||
end entity;
|
||||
|
||||
architecture rtl of micom is
|
||||
|
||||
constant CLK_FREQ : integer := 50000000;
|
||||
constant BAUD_RATE : integer := 115200;
|
||||
constant BAUD_CNT : integer := CLK_FREQ / BAUD_RATE;
|
||||
|
||||
type ram_type is array (0 to 255) of std_logic_vector(15 downto 0);
|
||||
signal prog_ram : ram_type := (others => x"0000");
|
||||
|
||||
type uart_state_type is (
|
||||
UART_IDLE,
|
||||
UART_START,
|
||||
UART_DATA,
|
||||
UART_STOP
|
||||
);
|
||||
|
||||
signal uart_state : uart_state_type := UART_IDLE;
|
||||
signal baud_counter : integer range 0 to BAUD_CNT := 0;
|
||||
signal bit_index : integer range 0 to 7 := 0;
|
||||
|
||||
signal rx_shift : std_logic_vector(7 downto 0) := (others => '0');
|
||||
signal rx_byte : std_logic_vector(7 downto 0) := (others => '0');
|
||||
signal rx_valid : std_logic := '0';
|
||||
|
||||
signal byte_high : std_logic_vector(7 downto 0) := (others => '0');
|
||||
signal rx_phase : std_logic := '0';
|
||||
|
||||
signal wr_addr : integer range 0 to 255 := 0;
|
||||
signal cpu_run : std_logic := '0';
|
||||
|
||||
type cpu_state_type is (
|
||||
CPU_LOAD_PROGRAM,
|
||||
CPU_FETCH,
|
||||
CPU_DECODE,
|
||||
CPU_DELAY
|
||||
);
|
||||
|
||||
signal cpu_state : cpu_state_type := CPU_LOAD_PROGRAM;
|
||||
|
||||
signal pc : integer range 0 to 255 := 0;
|
||||
signal inst : std_logic_vector(15 downto 0) := x"0000";
|
||||
|
||||
signal opcode : std_logic_vector(3 downto 0);
|
||||
signal operand : unsigned(11 downto 0);
|
||||
|
||||
signal r0 : unsigned(15 downto 0) := (others => '0');
|
||||
signal zflag : std_logic := '0';
|
||||
|
||||
signal delay_counter : unsigned(31 downto 0) := (others => '0');
|
||||
|
||||
begin
|
||||
|
||||
opcode <= inst(15 downto 12);
|
||||
operand <= unsigned(inst(11 downto 0));
|
||||
|
||||
--------------------------------------------------------------------
|
||||
-- UART RX
|
||||
--------------------------------------------------------------------
|
||||
process(clk, reset)
|
||||
begin
|
||||
if reset = '1' then
|
||||
uart_state <= UART_IDLE;
|
||||
baud_counter <= 0;
|
||||
bit_index <= 0;
|
||||
rx_shift <= (others => '0');
|
||||
rx_byte <= (others => '0');
|
||||
rx_valid <= '0';
|
||||
|
||||
elsif rising_edge(clk) then
|
||||
rx_valid <= '0';
|
||||
|
||||
case uart_state is
|
||||
|
||||
when UART_IDLE =>
|
||||
if uart_rx = '0' then
|
||||
baud_counter <= BAUD_CNT / 2;
|
||||
uart_state <= UART_START;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
when UART_START =>
|
||||
if baud_counter = 0 then
|
||||
if uart_rx = '0' then
|
||||
baud_counter <= BAUD_CNT - 1;
|
||||
bit_index <= 0;
|
||||
uart_state <= UART_DATA;
|
||||
else
|
||||
uart_state <= UART_IDLE;
|
||||
end if;
|
||||
else
|
||||
baud_counter <= baud_counter - 1;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
when UART_DATA =>
|
||||
if baud_counter = 0 then
|
||||
rx_shift(bit_index) <= uart_rx;
|
||||
baud_counter <= BAUD_CNT - 1;
|
||||
|
||||
if bit_index = 7 then
|
||||
uart_state <= UART_STOP;
|
||||
else
|
||||
bit_index <= bit_index + 1;
|
||||
end if;
|
||||
else
|
||||
baud_counter <= baud_counter - 1;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
when UART_STOP =>
|
||||
if baud_counter = 0 then
|
||||
rx_byte <= rx_shift;
|
||||
rx_valid <= '1';
|
||||
uart_state <= UART_IDLE;
|
||||
else
|
||||
baud_counter <= baud_counter - 1;
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
end case;
|
||||
end if;
|
||||
end process;
|
||||
|
||||
--------------------------------------------------------------------
|
||||
-- Loader
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-- 실행 중 새 UART 데이터가 들어오면 자동 초기화 후 재다운로드
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--------------------------------------------------------------------
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process(clk, reset)
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variable word_data : std_logic_vector(15 downto 0);
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begin
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if reset = '1' then
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byte_high <= (others => '0');
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rx_phase <= '0';
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wr_addr <= 0;
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cpu_run <= '0';
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elsif rising_edge(clk) then
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if rx_valid = '1' then
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-- CPU 실행 중 새 데이터가 들어오면 기존 실행 중지 후 재다운로드 시작
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if cpu_state /= CPU_LOAD_PROGRAM then
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wr_addr <= 0;
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rx_phase <= '0';
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cpu_run <= '0';
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byte_high <= rx_byte;
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rx_phase <= '1';
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||||
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||||
else
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||||
if rx_phase = '0' then
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||||
byte_high <= rx_byte;
|
||||
rx_phase <= '1';
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||||
|
||||
else
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word_data := byte_high & rx_byte;
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if word_data = x"FFFF" then
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cpu_run <= '1';
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rx_phase <= '0';
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||||
else
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prog_ram(wr_addr) <= word_data;
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if wr_addr < 255 then
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||||
wr_addr <= wr_addr + 1;
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end if;
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rx_phase <= '0';
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end if;
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||||
end if;
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end if;
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||||
end if;
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||||
end if;
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end process;
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--------------------------------------------------------------------
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-- CPU
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--------------------------------------------------------------------
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process(clk, reset)
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||||
begin
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if reset = '1' then
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cpu_state <= CPU_LOAD_PROGRAM;
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pc <= 0;
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inst <= x"0000";
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r0 <= (others => '0');
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zflag <= '0';
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delay_counter <= (others => '0');
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led <= '0';
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elsif rising_edge(clk) then
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-- 실행 중 UART 데이터가 들어오면 CPU를 초기화하고 다운로드 모드로 전환
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if rx_valid = '1' and cpu_state /= CPU_LOAD_PROGRAM then
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||||
cpu_state <= CPU_LOAD_PROGRAM;
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||||
pc <= 0;
|
||||
inst <= x"0000";
|
||||
r0 <= (others => '0');
|
||||
zflag <= '0';
|
||||
delay_counter <= (others => '0');
|
||||
led <= '0';
|
||||
|
||||
else
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||||
case cpu_state is
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||||
when CPU_LOAD_PROGRAM =>
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if cpu_run = '1' then
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pc <= 0;
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||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
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end if;
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||||
when CPU_FETCH =>
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||||
inst <= prog_ram(pc);
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||||
if pc < 255 then
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||||
pc <= pc + 1;
|
||||
end if;
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cpu_state <= CPU_DECODE;
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||||
when CPU_DECODE =>
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||||
case opcode is
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when x"0" =>
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
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||||
when x"1" =>
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||||
r0 <= resize(operand, 16);
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||||
if operand = 0 then
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zflag <= '1';
|
||||
else
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||||
zflag <= '0';
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||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"2" =>
|
||||
r0 <= r0 + 1;
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||||
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||||
if r0 + 1 = 0 then
|
||||
zflag <= '1';
|
||||
else
|
||||
zflag <= '0';
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"3" =>
|
||||
r0 <= r0 - 1;
|
||||
|
||||
if r0 - 1 = 0 then
|
||||
zflag <= '1';
|
||||
else
|
||||
zflag <= '0';
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"4" =>
|
||||
pc <= to_integer(operand(7 downto 0));
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"5" =>
|
||||
if zflag = '1' then
|
||||
pc <= to_integer(operand(7 downto 0));
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"6" =>
|
||||
if zflag = '0' then
|
||||
pc <= to_integer(operand(7 downto 0));
|
||||
end if;
|
||||
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"7" =>
|
||||
led <= '1';
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
|
||||
when x"8" =>
|
||||
led <= '0';
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
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|
||||
when x"9" =>
|
||||
delay_counter <= to_unsigned(to_integer(operand) * 50000, 32);
|
||||
cpu_state <= CPU_DELAY;
|
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||||
when others =>
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
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|
||||
end case;
|
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|
||||
when CPU_DELAY =>
|
||||
if delay_counter = 0 then
|
||||
cpu_state <= CPU_FETCH;
|
||||
else
|
||||
delay_counter <= delay_counter - 1;
|
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end if;
|
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|
||||
end case;
|
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end if;
|
||||
end if;
|
||||
end process;
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|
||||
end architecture;
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