firstcommit
@@ -0,0 +1,47 @@
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# FPGA 모델기반설계
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MATLAB/Simulink + HDL Coder를 사용하면 블록 다이어그램으로 설계한 후 자동으로 VHDL 또는 Verilog 코드를 생성할 수 있습니다.
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이 과정을 수행하여, 모델기반 설계에 대한 실습을 진행한다.
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여기서는 간단한 LED 제어를 위한 모델 기반 설계를 전체 과정을 수행하여, 전체 제작에 대한 이해를 지원한다.
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### 주요흐름
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```
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Simulink 모델 작성
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↓
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HDL Coder 설정
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↓
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고정소수점(Fixed Point) 변환
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↓
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HDL Workflow Advisor 실행
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↓
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VHDL 생성
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↓
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Quartus/Vivado 합성
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↓
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FPGA 다운로드
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```
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## 응용 예제
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FPGA 개발자들이 가장 많이 사용하는 자동 HDL 생성 예제는 다음과 같은 것이 있다.
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- UART TX/RX
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- FIR Filter
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- FFT
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- PID Controller
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- Motor Control
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- PWM Generator
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- CNN AI Accelerator
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- Ethernet MAC
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- Video Processing Pipeline
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@@ -0,0 +1,133 @@
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# 기능정의
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## 동작 정의
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키를 입력하면 해당하는 동작을 하도록 한다.
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---
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| KEY 입력 | LED 동작 |
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| --------- | -------- |
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| KEY0 = 1 | LED OFF |
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| KEY1 = 1 | 느리게 깜빡임 |
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| KEY2 = 1 | 보통 속도 |
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| KEY3 = 1 | 빠르게 깜빡임 |
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| 아무 KEY 없음 | 이전 상태 유지 |
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핵심은 LED 상태를 바로 결정하는 것이 아니라, 현재 동작 모드를 레지스터에 저장하는 것입니다.
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```
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KEY 입력
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↓
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동작 모드 저장 레지스터
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↓
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Blink 속도 선택
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↓
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Counter
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↓
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LED 출력
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```
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---
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---
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## 모드값 정의
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모드에 따른 속도 정의
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```
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MODE_OFF = 0
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MODE_SLOW = 1
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MODE_NORMAL = 2
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MODE_FAST = 3
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```
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||||
## KEY 처리 논리
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```
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if KEY0 = 1
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mode = OFF
|
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elseif KEY1 = 1
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mode = SLOW
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elseif KEY2 = 1
|
||||
mode = NORMAL
|
||||
elseif KEY3 = 1
|
||||
mode = FAST
|
||||
else
|
||||
mode = mode 유지
|
||||
end
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||||
```
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||||
## Simulink 블록 구성
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||||
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||||
```
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KEY0 ─┐
|
||||
KEY1 ─┤
|
||||
KEY2 ─┤→ Mode Select Logic → Unit Delay → mode
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KEY3 ─┘
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mode → Period Select → Counter → Compare → LED
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```
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## MTLAB BLOCK 작성
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||||
필요한 블록은 직접 MATLAB 코드 블록으로 작성하여 추가하도록 한다.
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```
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||||
+---------+
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||||
| KEY[3:0]|
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+---------+
|
||||
|
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||||
v
|
||||
+----------------+
|
||||
| MATLAB Function|
|
||||
| key_led_blink |
|
||||
+----------------+
|
||||
|
|
||||
v
|
||||
+---------+
|
||||
| LED |
|
||||
+---------+
|
||||
|
||||
```
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||||
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||||
## Simulink 입출력
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||||
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||||
```
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입력:
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key[4] : Boolean 또는 uint8 벡터
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||||
출력:
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led : Boolean
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```
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## VHDL 코드 생성
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||||
```
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||||
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;
|
||||
|
||||
```
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||||
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||||
@@ -0,0 +1,113 @@
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||||
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||||
# 시뮬링크작성
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||||
## 기본블록 구성
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MATLAB FUNC 블록 코드들 다음과 같이 작성한다.
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## MATLAB FUN 블록 작성
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||||
MATLAB FUNC 블록을 더블 클릭다여 아래 코드를 작성한다.
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---
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||||

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||||
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||||
---
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||||
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||||
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||||
```c
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||||
function led = fcn(key0, key1, key2, key3)
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||||
%#codegen
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||||
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||||
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
|
||||
|
||||
```
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||||
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||||
## 블록작성완료
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||||
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||||
선으로 연결하여, 최종 블록 작성을 완료한다. Key 입력이 되도록 블록을 그려준다.
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||||
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||||
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---
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||||
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||||
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||||
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||||
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||||
@@ -0,0 +1,145 @@
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||||
# VHDL 코드
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||||
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||||
HDL Coder 을 이용하여 VHDL 코드를 생성한다.
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||||
## 생성된 코드
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||||
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||||
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||||
```
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||||
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||||
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;
|
||||
|
||||
```
|
||||
|
||||
## 핀배치
|
||||
|
||||
|
||||
| 핀 번호 | 신호 |
|
||||
|---------|------|
|
||||
| PIN_T2 | clk |
|
||||
| PIN_E4 | rst |
|
||||
| PIN_A3 | key0 |
|
||||
| PIN_A5 | key1 |
|
||||
| PIN_A6 | key2 |
|
||||
| PIN_A20 | key3 |
|
||||
| PIN_B3 | led |
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
## 테스트 진행
|
||||
|
||||
해당 코드를 Quartus 를 이용하여 컴파일 하고, 동작 과정을 실습한다.
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -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;
|
||||
|
After Width: | Height: | Size: 18 KiB |
|
After Width: | Height: | Size: 34 KiB |
|
After Width: | Height: | Size: 23 KiB |
|
After Width: | Height: | Size: 36 KiB |
|
After Width: | Height: | Size: 124 KiB |
|
After Width: | Height: | Size: 186 KiB |
|
After Width: | Height: | Size: 10 KiB |
|
After Width: | Height: | Size: 34 KiB |
|
After Width: | Height: | Size: 23 KiB |
|
After Width: | Height: | Size: 32 KiB |