１００．ともかくFablic(FPGA)を使ってみよう (簡単計算機編)

100-1. はじめに

100-1. 簡単計算機の仕様を決定しよう

• ARMとのバス接続はAPBバスとする
• レジスタマップで機能を割りつける
• 数体系は2の補数とする
• 機能は、加算、減算、乗算とする

100-2. 簡単計算機の設計をしよう

100-3. 簡単計算機のVerilogRTLを書いてみよう

100-4. 簡単計算機の検証仕様を書いてみよう

100-5. 簡単計算機のテストベンチを書いてみよう

100-6. 簡単計算機のシミュレーションをModelsimでしてみよう

100-7. 簡単計算機をインプリしてみよう(MSS)

100-8. 簡単計算機をインプリしてみよう(回路配置)

100-9. 簡単計算機をインプリしてみよう(合成)

100-9. 簡単計算機をインプリしてみよう(配置配線)

100-10. 簡単計算機のCプログラムを書こう

• 変数の設定はSoftconsoleのデバッガで行う。
• 同様に、計算結果の確認もSoftconsoleのデバッガで行う。
• ベースアドレスはDefineで0x40050000を設定、各レジスタはオフセットとする。
• オフセット名はこれもDefine 0番地:INPUT_A,4番地:INPUT_B、8番地:RESULT_ADD、C番地:RESULT_SUB、10番地:RESULT_MUL
• 追記：32bitデータ幅にすると、1づつで4番地飛ばしになるようです。ですので、ここは、 0番地:INPUT_A,1番地:INPUT_B、2番地:RESULT_ADD、3番地:RESULT_SUB、4番地:RESULT_MULとなります。
• calcのレジスタには直接値設定せず、デバッガで確認しやすいよう変数に入れてアクセスする。

100-11. 簡単計算機のプログラムロードと実行をしよう

100-12. PCから制御できるようにしよう

//
// SmartFusion UART RX->TX TestProgram
// 2011/09/19
// @Shibatchii
//

#include "./drivers/mss_uart/mss_uart.h"
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

/*
 * main function.
 */

int main()
{
    uint8_t rx_buff[256];
    int rx_size;
    int i;

    for(i=0;i<256;i++)rx_buff[i]=0;
    /* Initialize and configure UART0. */
    /* 9600baud,8bit,nonparity,stop1 */
    MSS_UART_init(
        &g_mss_uart0,
        MSS_UART_9600_BAUD,
        MSS_UART_DATA_8_BITS | MSS_UART_NO_PARITY | MSS_UART_ONE_STOP_BIT
    );

    while( 1 )
    {
        // UART recieve
        rx_size = MSS_UART_get_rx( &g_mss_uart0, rx_buff, sizeof(rx_buff) );
        if (rx_size > 0)
        {
            // add ### for indicate
                strcat((char *)rx_buff,"###");
                // UART transmit
            MSS_UART_polled_tx( &g_mss_uart0, rx_buff, sizeof(rx_buff));
            for(i=0;i<256;i++)rx_buff[i]=0;
        }
    }
    return 0;
}

    while( 1 )
    {
        while(1){
            // UART recieve
            rx_size = MSS_UART_get_rx( &g_mss_uart0, rx_buff, sizeof(rx_buff) );
            if (rx_size > 0)
            {
                strcat((char *)buff,(char *)rx_buff);
                if(strstr((char *)rx_buff,"\n")!=NULL)break;
                for(i=0;i<256;i++)rx_buff[i]=0;
            }
        }
        // UART transmit
        MSS_UART_polled_tx( &g_mss_uart0, buff, sizeof(buff));
        for(i=0;i<256;i++)buff[i]=0;
    }

//
// SmartFusion UART RX->TX TestProgram
// 2011/09/19
// @Shibatchii
//

#define FPGA_FABRIC_BASE        0x40050000U
#define INPUT_A                 0x00U
#define INPUT_B                 0x01U
#define RESULT_ADD              0x02U
#define RESULT_SUB              0x03U
#define RESULT_MUL              0x04U

#include "./drivers/mss_uart/mss_uart.h"
#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

// ASCII Hexvalue to int
unsigned int hextodec(const char str[ ])
{
    int i,n,x;
    char c;
    i=0;n=0;x=0;
    while (str[i] != '\0') {
        if ('0' <= str[i] && str[i] <= '9')
            n = str[i] - '0';
        else if ('a' <= (c = tolower(str[i])) && c <= 'f')
            n = c - 'a' + 10;
        else {
            return(0xFFFF);
        }
        i++;
        x = x*16 + n;
    }
    return (x);
}

/*
 * main function.
 */

int main()
{
    uint8_t rx_buff[256],buff[256],obuff[256],tmpbuff[256];
    int rx_size;
    int i;
    int value;
    int kaigyou;
    char *index;

    // ファブリック(FPGA)のベース設定
    volatile unsigned int* CALC_BASE = (unsigned int*)FPGA_FABRIC_BASE;

    for(i=0;i<256;i++){rx_buff[i]=0;buff[i]=0;obuff[i]=0;tmpbuff[i]=0;}
    /* Initialize and configure UART0. */
    /* 9600baud,8bit,nonparity,stop1 */
    MSS_UART_init(
        &g_mss_uart0,
        MSS_UART_9600_BAUD,
        MSS_UART_DATA_8_BITS | MSS_UART_NO_PARITY | MSS_UART_ONE_STOP_BIT
    );

    while( 1 )
    {
        while(1){
            // UART recieve
            for(i=0;i<256;i++)rx_buff[i]=0;
            rx_size = MSS_UART_get_rx( &g_mss_uart0, rx_buff, sizeof(rx_buff) );
            if (rx_size > 0)
            {
                strcat((char *)buff,(char *)rx_buff);
                if(strstr((char *)rx_buff,"\r")!=NULL)break;
            }
        }
        kaigyou = '\r';
        index = strchr((char *)buff,kaigyou);
        if(index != NULL) *index=0;
        // Write
        if(buff[1]=='W'||buff[1]=='w'){
            switch(buff[0]){
                case '0':{  value = (int)hextodec((const char *)&buff[2]);
                            *(CALC_BASE + INPUT_A) = value;
                            break;}
                case '1':{  value = (int)hextodec((const char *)&buff[2]);
                            *(CALC_BASE + INPUT_B) = value;
                            break;}
            }
            strcpy((char *)obuff,(char *)buff);
            strcat((char *)obuff,"\n");
        }else{
            switch(buff[0]){
                case '0':{ value = *(CALC_BASE + INPUT_A);break;}
                case '1':{ value = *(CALC_BASE + INPUT_B);break;}
                case '2':{ value = *(CALC_BASE + RESULT_ADD);break;}
                case '3':{ value = *(CALC_BASE + RESULT_SUB);break;}
                case '4':{ value = *(CALC_BASE + RESULT_MUL);break;}
            }
            strncpy((char *)obuff,(const char *)buff,2);
            sprintf((char *)tmpbuff,"%X\n",value);
            strcat((char *)obuff,(char *)tmpbuff);
        }
        // UART transmit
        MSS_UART_polled_tx( &g_mss_uart0, obuff, sizeof(obuff));
        for(i=0;i<256;i++){buff[i]=0;obuff[i]=0;tmpbuff[i]=0;}
    }
    return 0;
}

0W34
1W12
0R34
1R12
2R46
3R22
4R3A8

100-13. まとめ