SRNS - Вклад участника [ru]

Часы на Verilog

2014-12-22T18:20:11Z

Belyanushkin: /* Pmod */

== Введение ==

Для освоения программирования ПЛИС на языке Verilog была поставлена задача написания программы смысл которой заключается в подсчете времени нажатия на кнопку.

== Подзадачи ==

1. Установка программы ISE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1.
 2. Написание простых программ для понимания языка Verilog:
 - Счетчик нажатий, выполняющий вывод значений в двоичной системе на диоды;
 - Программа для работы нескольких семисегментных индикаторов.
 3. Синтез этих программ для того, чтобы решить поставленную задачу.
 4. Для отработки навыков реализовать часы.
 Реализация всех программ производилась на ПЛИС Xilinx Spartan-6 на отладочной плате DIGILENT NEXYS 3

== Проблемы в ходе выполнения подзадач ==

В ходе решения подзадач возникла проблема с установкой программы ISE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1.
Проблема заключается в зависании программы при создании нового проекта.
 Проблема была решается следующим путем:
 Шаг 1: зайти в директорию: C:\Xilinx\14.5\ISE_DS\ISE\lib\nt64
 Шаг 2: переименовать файл libPortability.dll в libPortability.dll.orig
 Шаг 3: переименовать файл libPortabilityNOSH.dll в libPortability.dll
 Шаг 4: скопировать файл libPortability.dll <ctrl+c>
 Шаг 5: зайти в директорию C:\Xilinx\14.5\ISE_DS\common\lib\nt64
 Шаг 6: вставить файл из шага 4 <libPortability.dll > в данную директорию
 Оригинал статьи про проблемы с работой I SE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1 находится по следующей ссылке
[http://stuffs4studies.blogspot.ru/2014/02/is-xilinx-147-ise-crashing-in-windows-8.html]

== Описание реализации счетчика времени нажатия кнопки ==

[[File:Схема_new.jpg|800px]]
 Основными частями реализации являются счетчики:
 - счетчик суммы времени нажатия до одной секунды;
 - счетчик времени нажатий в секундах;
 - счетчики для работы семисегментного индикатора.
 Алгоритм работы счетчика таков:
 1. При нажатии на кнопку происходит начинается счет тактовых сигналов;
 2. При достижении количества сигналов, равного 10^8 в счетчике суммы прибавляется одна секунда, счетчик импульсов сбрасывается в ноль;
 3. Далее с регистра, содержащего информацию о количестве секунд, эти значению передаются на дальнейшую обработку для передачи на семисегментные индикаторы.
 4. Реализация работы семисегментных индикаторов была произведена с помощью циклов.
 
 Подробнее про работу с семисегментными индикаторами.
 Так как индикаторов 4 а катоды к ним общие, то принято было работать по следующему алгоритму. Есть 2 счетчика. Один счетчик считает количество тактовых сигналов. Когда это количество становится равным 200000 то на втором счетчике прибавляется единица. В зависимости от значения на втором счетчике выбирается тот анод, на котором будет низкий уровень и значит загорится этот индикатор. Так как время циклов очень мало, то мы мы не замечаем мигание индикаторов. Второй счетчик в схеме имеет 2 разряда, поэтому сбрасывать его нет необходимости. 

[[File:Симисегментный индикатор.jpg|800px]]

 На данном ниже рисунке показана схема подключения катодов и анодов. Из этой схемы наглядно видно, что для того, чтобы зажечь определенный сегмент на одном из индикаторов необходимо подать на соответствующий катод и соответствующий анод низкий уровень. 
[[File:Работа индикатора.jpg|350px]]
 На рисунке ниже показано, на какие выводы необходимо подать низкий уровень, чтобы зажечь необходимый сегмент
[[File:Индикатор.jpg]]
 Текст реализации счетчика времени нажатия

<pre>

module main(
input clk,
input BTNS, // кнопка
output [3:0] AN, // выводы к анодам для переключения семисегментных индикаторов
output [7:0] ind // выводы к катодам семисегментного индикатора
);
reg [3:0] assist_AN; // вспомогательный регистр для анодов семисегментных индикаторов
reg [7:0] assist_ind; // вспомогательный регистр для катодов семисегментного индикатора
reg [26:0] sum; // накапливаемое значение суммы для регистрации нажатия
reg [7:0] assist_ld; // сумматор времени нажатия кнопки
reg [3:0] nul_r; // младший сегмент индикатора
reg [3:0] first_r; // второй сегмент индикатора
reg [3:0] second_r; // третий сегмент индикатора
reg [17:0] counter; // регистр, хранящий время работы семисегментного индикатора
reg [1:0] c; // регистр указателя номера семисегментного индикатора
always @(posedge clk)
begin
if (BTNS) // нажатие кнопки
sum <= sum + 1'b1;
else
sum <= 27'd0;
if (sum >= 27'd100000000) // суммирование времени нажатия до 1 секунды
begin
assist_ld <= assist_ld + 1'b1; // счет количества секунд
sum <= 27'd0;
end
nul_r <= assist_ld % 10; // значение первого семисегментного индикатора
first_r <= (assist_ld % 100 - nul_r)/10; // значение второго индикатора
second_r <= assist_ld / 100; // значение третьего индикатора
counter <= counter + 1'b1;
if (counter == 17'd200000) // цикл работы семисегметных индикаторов
begin
c <= c + 1'b1;
counter <= 17'd0;
end
if (c == 2'b00) // первый семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1110; // значение анодов
case (nul_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011; // значения катодов
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b01) // второй семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1101;
case (first_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b10) // третий семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1011;
case (second_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
end
assign AN = assist_AN; // значение на выходах к аноду равно значению вспомогательных регистров
assign ind = assist_ind; // значение на выходах к катоду равно значению вспомогательных регистров
endmodule

</pre>

 ucf файл с описанием портов ввода-вывода

<pre>
NET "clk" LOC = V10;
NET "BTNS" LOC = B8;
NET "AN[0]" LOC = N16;
NET "AN[1]" LOC = N15;
NET "AN[2]" LOC = P18;
NET "AN[3]" LOC = P17;
NET "ind[0]" LOC = M13;
NET "ind[1]" LOC = L14;
NET "ind[2]" LOC = N14;
NET "ind[3]" LOC = M14;
NET "ind[4]" LOC = U18;
NET "ind[5]" LOC = U17;
NET "ind[6]" LOC = T18;
NET "ind[7]" LOC = T17;
</pre>

== Реализация часов ==

Реализация часов отличается от счетчика времени нажатия незначительно.
Здесь отсутствует кнопка. Отличие в подсчете времени здесь состоит в том, что здесь счетчик времени представляет собой счетчики минут и секунд. Счет происходит до 59 минут 59 секунд, после чего все сбрасывается. В предыдущем случае счет шел до 255 секунд.

 Текст реализации
<pre>
module main(
input clk,
output [3:0] AN,
output [7:0] ind
);
reg [3:0] assist_AN;
reg [7:0] assist_ind;
reg [26:0] sum;
reg [5:0] seconds;
reg [5:0] minutes;
reg [3:0] seconds_jr; // регистр хранения значения первой цифры в счетчике секунд
reg [3:0] seconds_sr; // регистр хранения значения второй цифры в счетчике секунд
reg [3:0] minutes_jr; // регистр хранения значения первой цифры в счетчике минут
reg [3:0] minutes_sr; // регистр хранения значения второй цифры в счетчике минут
reg [17:0] counter;
reg [1:0] c;
always @(posedge clk)
begin
sum <= sum + 1'b1;
if (sum >= 27'd100000000)
begin
seconds <= seconds + 1'b1; //счетчик секунд
sum <= 27'd0;
end
if (seconds == 6'd60)
begin
minutes <= minutes +1'b1; // счетчик минут
seconds <= 6'd0;
end
if (minutes == 6'd60)
minutes <= 6'd0;
seconds_jr <= seconds % 10; // вычисление значения первой цифры в счетчике секунд
seconds_sr <= seconds/10; // вычисление значения второй цифры в счетчике секунд
minutes_jr <= minutes % 10; // вычисление значения первой цифры в счетчике минут
minutes_sr <= minutes/10; // вычисление значения второй цифры в счетчике минут
counter <= counter + 1'b1;
if (counter == 17'd200000)
begin
c <= c + 1'b1;
counter <= 17'd0;
end
if (c == 2'b00)
begin
assist_AN <= 4'b1110;
case (seconds_jr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b01)
begin
assist_AN <= 4'b1101;
case (seconds_sr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b10)
begin
assist_AN <= 4'b1011;
case (minutes_jr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000010;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011110;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100100;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001100;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011000;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001000;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000000;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011110;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000000;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001000;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b11)
begin
assist_AN <= 4'b0111;
case (minutes_sr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
end
assign AN = assist_AN;
assign ind = assist_ind;
endmodule
</pre>
Здесь ucf файл отличается только отсутствием кнопки BTNS 
== Pmod ==
 Для понимания того, какие уровни сигнала на выходе Pmod на один из его выходов были поданы высокий и низкий уровни, после чего к этому выходу был подключен осциллограф. Осциллограммы представлены ниже.
 Pmod connectors 
[[File:Pmod.jpg|500px]]
 Высокий уровень(на вход подана 1) 
[[File:RTOScreenshot_2014-12-22_0_122926.png|500px]]
 Низкий уровень(на вход подан 0) 
[[File:RTOScreenshot_2014-12-22_1_123056.png|500px]]
 --[[Участник:Belyanushkin|Belyanushkin]] ([[Обсуждение участника:Belyanushkin|обсуждение]]) 00:20, 25 ноября 2014 (MSK)

Часы на Verilog

2014-12-22T18:05:34Z

Belyanushkin: /* Описание реализации счетчика времени нажатия кнопки */

== Введение ==

Для освоения программирования ПЛИС на языке Verilog была поставлена задача написания программы смысл которой заключается в подсчете времени нажатия на кнопку.

== Подзадачи ==

1. Установка программы ISE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1.
 2. Написание простых программ для понимания языка Verilog:
 - Счетчик нажатий, выполняющий вывод значений в двоичной системе на диоды;
 - Программа для работы нескольких семисегментных индикаторов.
 3. Синтез этих программ для того, чтобы решить поставленную задачу.
 4. Для отработки навыков реализовать часы.
 Реализация всех программ производилась на ПЛИС Xilinx Spartan-6 на отладочной плате DIGILENT NEXYS 3

== Проблемы в ходе выполнения подзадач ==

В ходе решения подзадач возникла проблема с установкой программы ISE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1.
Проблема заключается в зависании программы при создании нового проекта.
 Проблема была решается следующим путем:
 Шаг 1: зайти в директорию: C:\Xilinx\14.5\ISE_DS\ISE\lib\nt64
 Шаг 2: переименовать файл libPortability.dll в libPortability.dll.orig
 Шаг 3: переименовать файл libPortabilityNOSH.dll в libPortability.dll
 Шаг 4: скопировать файл libPortability.dll <ctrl+c>
 Шаг 5: зайти в директорию C:\Xilinx\14.5\ISE_DS\common\lib\nt64
 Шаг 6: вставить файл из шага 4 <libPortability.dll > в данную директорию
 Оригинал статьи про проблемы с работой I SE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1 находится по следующей ссылке
[http://stuffs4studies.blogspot.ru/2014/02/is-xilinx-147-ise-crashing-in-windows-8.html]

== Описание реализации счетчика времени нажатия кнопки ==

[[File:Схема_new.jpg|800px]]
 Основными частями реализации являются счетчики:
 - счетчик суммы времени нажатия до одной секунды;
 - счетчик времени нажатий в секундах;
 - счетчики для работы семисегментного индикатора.
 Алгоритм работы счетчика таков:
 1. При нажатии на кнопку происходит начинается счет тактовых сигналов;
 2. При достижении количества сигналов, равного 10^8 в счетчике суммы прибавляется одна секунда, счетчик импульсов сбрасывается в ноль;
 3. Далее с регистра, содержащего информацию о количестве секунд, эти значению передаются на дальнейшую обработку для передачи на семисегментные индикаторы.
 4. Реализация работы семисегментных индикаторов была произведена с помощью циклов.
 
 Подробнее про работу с семисегментными индикаторами.
 Так как индикаторов 4 а катоды к ним общие, то принято было работать по следующему алгоритму. Есть 2 счетчика. Один счетчик считает количество тактовых сигналов. Когда это количество становится равным 200000 то на втором счетчике прибавляется единица. В зависимости от значения на втором счетчике выбирается тот анод, на котором будет низкий уровень и значит загорится этот индикатор. Так как время циклов очень мало, то мы мы не замечаем мигание индикаторов. Второй счетчик в схеме имеет 2 разряда, поэтому сбрасывать его нет необходимости. 

[[File:Симисегментный индикатор.jpg|800px]]

 На данном ниже рисунке показана схема подключения катодов и анодов. Из этой схемы наглядно видно, что для того, чтобы зажечь определенный сегмент на одном из индикаторов необходимо подать на соответствующий катод и соответствующий анод низкий уровень. 
[[File:Работа индикатора.jpg|350px]]
 На рисунке ниже показано, на какие выводы необходимо подать низкий уровень, чтобы зажечь необходимый сегмент
[[File:Индикатор.jpg]]
 Текст реализации счетчика времени нажатия

<pre>

module main(
input clk,
input BTNS, // кнопка
output [3:0] AN, // выводы к анодам для переключения семисегментных индикаторов
output [7:0] ind // выводы к катодам семисегментного индикатора
);
reg [3:0] assist_AN; // вспомогательный регистр для анодов семисегментных индикаторов
reg [7:0] assist_ind; // вспомогательный регистр для катодов семисегментного индикатора
reg [26:0] sum; // накапливаемое значение суммы для регистрации нажатия
reg [7:0] assist_ld; // сумматор времени нажатия кнопки
reg [3:0] nul_r; // младший сегмент индикатора
reg [3:0] first_r; // второй сегмент индикатора
reg [3:0] second_r; // третий сегмент индикатора
reg [17:0] counter; // регистр, хранящий время работы семисегментного индикатора
reg [1:0] c; // регистр указателя номера семисегментного индикатора
always @(posedge clk)
begin
if (BTNS) // нажатие кнопки
sum <= sum + 1'b1;
else
sum <= 27'd0;
if (sum >= 27'd100000000) // суммирование времени нажатия до 1 секунды
begin
assist_ld <= assist_ld + 1'b1; // счет количества секунд
sum <= 27'd0;
end
nul_r <= assist_ld % 10; // значение первого семисегментного индикатора
first_r <= (assist_ld % 100 - nul_r)/10; // значение второго индикатора
second_r <= assist_ld / 100; // значение третьего индикатора
counter <= counter + 1'b1;
if (counter == 17'd200000) // цикл работы семисегметных индикаторов
begin
c <= c + 1'b1;
counter <= 17'd0;
end
if (c == 2'b00) // первый семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1110; // значение анодов
case (nul_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011; // значения катодов
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b01) // второй семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1101;
case (first_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b10) // третий семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1011;
case (second_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
end
assign AN = assist_AN; // значение на выходах к аноду равно значению вспомогательных регистров
assign ind = assist_ind; // значение на выходах к катоду равно значению вспомогательных регистров
endmodule

</pre>

 ucf файл с описанием портов ввода-вывода

<pre>
NET "clk" LOC = V10;
NET "BTNS" LOC = B8;
NET "AN[0]" LOC = N16;
NET "AN[1]" LOC = N15;
NET "AN[2]" LOC = P18;
NET "AN[3]" LOC = P17;
NET "ind[0]" LOC = M13;
NET "ind[1]" LOC = L14;
NET "ind[2]" LOC = N14;
NET "ind[3]" LOC = M14;
NET "ind[4]" LOC = U18;
NET "ind[5]" LOC = U17;
NET "ind[6]" LOC = T18;
NET "ind[7]" LOC = T17;
</pre>

== Реализация часов ==

Реализация часов отличается от счетчика времени нажатия незначительно.
Здесь отсутствует кнопка. Отличие в подсчете времени здесь состоит в том, что здесь счетчик времени представляет собой счетчики минут и секунд. Счет происходит до 59 минут 59 секунд, после чего все сбрасывается. В предыдущем случае счет шел до 255 секунд.

 Текст реализации
<pre>
module main(
input clk,
output [3:0] AN,
output [7:0] ind
);
reg [3:0] assist_AN;
reg [7:0] assist_ind;
reg [26:0] sum;
reg [5:0] seconds;
reg [5:0] minutes;
reg [3:0] seconds_jr; // регистр хранения значения первой цифры в счетчике секунд
reg [3:0] seconds_sr; // регистр хранения значения второй цифры в счетчике секунд
reg [3:0] minutes_jr; // регистр хранения значения первой цифры в счетчике минут
reg [3:0] minutes_sr; // регистр хранения значения второй цифры в счетчике минут
reg [17:0] counter;
reg [1:0] c;
always @(posedge clk)
begin
sum <= sum + 1'b1;
if (sum >= 27'd100000000)
begin
seconds <= seconds + 1'b1; //счетчик секунд
sum <= 27'd0;
end
if (seconds == 6'd60)
begin
minutes <= minutes +1'b1; // счетчик минут
seconds <= 6'd0;
end
if (minutes == 6'd60)
minutes <= 6'd0;
seconds_jr <= seconds % 10; // вычисление значения первой цифры в счетчике секунд
seconds_sr <= seconds/10; // вычисление значения второй цифры в счетчике секунд
minutes_jr <= minutes % 10; // вычисление значения первой цифры в счетчике минут
minutes_sr <= minutes/10; // вычисление значения второй цифры в счетчике минут
counter <= counter + 1'b1;
if (counter == 17'd200000)
begin
c <= c + 1'b1;
counter <= 17'd0;
end
if (c == 2'b00)
begin
assist_AN <= 4'b1110;
case (seconds_jr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b01)
begin
assist_AN <= 4'b1101;
case (seconds_sr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b10)
begin
assist_AN <= 4'b1011;
case (minutes_jr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000010;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011110;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100100;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001100;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011000;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001000;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000000;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011110;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000000;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001000;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b11)
begin
assist_AN <= 4'b0111;
case (minutes_sr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
end
assign AN = assist_AN;
assign ind = assist_ind;
endmodule
</pre>
Здесь ucf файл отличается только отсутствием кнопки BTNS 
== Pmod ==
 Для понимания того, какие уровни сигнала на выходе Pmod на один из его выходов были поданы высокий и низкий уровни, после чего к этому выходу был подключен осциллограф. Осциллограммы представлены ниже.
 Pmod connectors 
[[File:Pmod.jpg|500px]]
 Высокий уровень(на вход подана 1) 
[[File:RTOScreenshot_2014-12-22_0_122926.png|500px]]
 Низкий уровень(на вход подана 0) 
[[File:RTOScreenshot_2014-12-22_1_123056.png|500px]]
 --[[Участник:Belyanushkin|Belyanushkin]] ([[Обсуждение участника:Belyanushkin|обсуждение]]) 00:20, 25 ноября 2014 (MSK)

Часы на Verilog

2014-12-22T17:55:32Z

Belyanushkin: /* Pmod */

== Введение ==

Для освоения программирования ПЛИС на языке Verilog была поставлена задача написания программы смысл которой заключается в подсчете времени нажатия на кнопку.

== Подзадачи ==

1. Установка программы ISE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1.
 2. Написание простых программ для понимания языка Verilog:
 - Счетчик нажатий, выполняющий вывод значений в двоичной системе на диоды;
 - Программа для работы нескольких семисегментных индикаторов.
 3. Синтез этих программ для того, чтобы решить поставленную задачу.
 4. Для отработки навыков реализовать часы.
 Реализация всех программ производилась на ПЛИС Xilinx Spartan-6 на отладочной плате DIGILENT NEXYS 3

== Проблемы в ходе выполнения подзадач ==

В ходе решения подзадач возникла проблема с установкой программы ISE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1.
Проблема заключается в зависании программы при создании нового проекта.
 Проблема была решается следующим путем:
 Шаг 1: зайти в директорию: C:\Xilinx\14.5\ISE_DS\ISE\lib\nt64
 Шаг 2: переименовать файл libPortability.dll в libPortability.dll.orig
 Шаг 3: переименовать файл libPortabilityNOSH.dll в libPortability.dll
 Шаг 4: скопировать файл libPortability.dll <ctrl+c>
 Шаг 5: зайти в директорию C:\Xilinx\14.5\ISE_DS\common\lib\nt64
 Шаг 6: вставить файл из шага 4 <libPortability.dll > в данную директорию
 Оригинал статьи про проблемы с работой I SE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1 находится по следующей ссылке
[http://stuffs4studies.blogspot.ru/2014/02/is-xilinx-147-ise-crashing-in-windows-8.html]

== Описание реализации счетчика времени нажатия кнопки ==

[[File:Схема_new.jpg|800px]]
 Основными частями реализации являются счетчики:
 - счетчик суммы времени нажатия до одной секунды;
 - счетчик времени нажатий в секундах;
 - счетчики для работы семисегментного индикатора.
 Алгоритм работы счетчика таков:
 1. При нажатии на кнопку происходит начинается счет тактовых сигналов;
 2. При достижении количества сигналов, равного 10^8 в счетчике суммы прибавляется одна секунда, счетчик импульсов сбрасывается в ноль;
 3. Далее с регистра, содержащего информацию о количестве секунд, эти значению передаются на дальнейшую обработку для передачи на семисегментные индикаторы.
 4. Реализация работы семисегментных индикаторов была произведена с помощью циклов.
 
 Подробнее про работу с семисегментными индикаторами.
 Так как индикаторов 4 а катоды к ним общие, то принято было работать по следующему алгоритму. Есть 2 счетчика. Один счетчик считает количество тактовых сигналов. Когда это количество становится равным 200000 то на втором счетчике прибавляется единица. В зависимости от значения на втором счетчике выбирается тот анод, на котором будет низкий уровень и значит загорится этот индикатор. Так как время циклов очень мало, то мы мы не замечаем мигание индикаторов. Второй счетчик в схеме имеет 2 разряда, поэтому сбрасывать его нет необходимости. 

[[File:Симисегментный индикатор.jpg|800px]]

 На данном ниже рисунке показана схема подключения катодов и анодов. Из этой схемы наглядно видно, что для того, чтобы зажечь определенный сегмент на одном из индикаторов необходимо подать на соответствующий катод и соответствующий анод низкий уровень.
[[File:Работа индикатора.jpg]]
 На рисунке ниже показано, на какие выводы необходимо подать низкий уровень, чтобы зажечь необходимый сегмент
[[File:Индикатор.jpg]]
 Текст реализации счетчика времени нажатия

<pre>

module main(
input clk,
input BTNS, // кнопка
output [3:0] AN, // выводы к анодам для переключения семисегментных индикаторов
output [7:0] ind // выводы к катодам семисегментного индикатора
);
reg [3:0] assist_AN; // вспомогательный регистр для анодов семисегментных индикаторов
reg [7:0] assist_ind; // вспомогательный регистр для катодов семисегментного индикатора
reg [26:0] sum; // накапливаемое значение суммы для регистрации нажатия
reg [7:0] assist_ld; // сумматор времени нажатия кнопки
reg [3:0] nul_r; // младший сегмент индикатора
reg [3:0] first_r; // второй сегмент индикатора
reg [3:0] second_r; // третий сегмент индикатора
reg [17:0] counter; // регистр, хранящий время работы семисегментного индикатора
reg [1:0] c; // регистр указателя номера семисегментного индикатора
always @(posedge clk)
begin
if (BTNS) // нажатие кнопки
sum <= sum + 1'b1;
else
sum <= 27'd0;
if (sum >= 27'd100000000) // суммирование времени нажатия до 1 секунды
begin
assist_ld <= assist_ld + 1'b1; // счет количества секунд
sum <= 27'd0;
end
nul_r <= assist_ld % 10; // значение первого семисегментного индикатора
first_r <= (assist_ld % 100 - nul_r)/10; // значение второго индикатора
second_r <= assist_ld / 100; // значение третьего индикатора
counter <= counter + 1'b1;
if (counter == 17'd200000) // цикл работы семисегметных индикаторов
begin
c <= c + 1'b1;
counter <= 17'd0;
end
if (c == 2'b00) // первый семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1110; // значение анодов
case (nul_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011; // значения катодов
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b01) // второй семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1101;
case (first_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b10) // третий семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1011;
case (second_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
end
assign AN = assist_AN; // значение на выходах к аноду равно значению вспомогательных регистров
assign ind = assist_ind; // значение на выходах к катоду равно значению вспомогательных регистров
endmodule

</pre>

 ucf файл с описанием портов ввода-вывода

<pre>
NET "clk" LOC = V10;
NET "BTNS" LOC = B8;
NET "AN[0]" LOC = N16;
NET "AN[1]" LOC = N15;
NET "AN[2]" LOC = P18;
NET "AN[3]" LOC = P17;
NET "ind[0]" LOC = M13;
NET "ind[1]" LOC = L14;
NET "ind[2]" LOC = N14;
NET "ind[3]" LOC = M14;
NET "ind[4]" LOC = U18;
NET "ind[5]" LOC = U17;
NET "ind[6]" LOC = T18;
NET "ind[7]" LOC = T17;
</pre>

== Реализация часов ==

Реализация часов отличается от счетчика времени нажатия незначительно.
Здесь отсутствует кнопка. Отличие в подсчете времени здесь состоит в том, что здесь счетчик времени представляет собой счетчики минут и секунд. Счет происходит до 59 минут 59 секунд, после чего все сбрасывается. В предыдущем случае счет шел до 255 секунд.

 Текст реализации
<pre>
module main(
input clk,
output [3:0] AN,
output [7:0] ind
);
reg [3:0] assist_AN;
reg [7:0] assist_ind;
reg [26:0] sum;
reg [5:0] seconds;
reg [5:0] minutes;
reg [3:0] seconds_jr; // регистр хранения значения первой цифры в счетчике секунд
reg [3:0] seconds_sr; // регистр хранения значения второй цифры в счетчике секунд
reg [3:0] minutes_jr; // регистр хранения значения первой цифры в счетчике минут
reg [3:0] minutes_sr; // регистр хранения значения второй цифры в счетчике минут
reg [17:0] counter;
reg [1:0] c;
always @(posedge clk)
begin
sum <= sum + 1'b1;
if (sum >= 27'd100000000)
begin
seconds <= seconds + 1'b1; //счетчик секунд
sum <= 27'd0;
end
if (seconds == 6'd60)
begin
minutes <= minutes +1'b1; // счетчик минут
seconds <= 6'd0;
end
if (minutes == 6'd60)
minutes <= 6'd0;
seconds_jr <= seconds % 10; // вычисление значения первой цифры в счетчике секунд
seconds_sr <= seconds/10; // вычисление значения второй цифры в счетчике секунд
minutes_jr <= minutes % 10; // вычисление значения первой цифры в счетчике минут
minutes_sr <= minutes/10; // вычисление значения второй цифры в счетчике минут
counter <= counter + 1'b1;
if (counter == 17'd200000)
begin
c <= c + 1'b1;
counter <= 17'd0;
end
if (c == 2'b00)
begin
assist_AN <= 4'b1110;
case (seconds_jr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b01)
begin
assist_AN <= 4'b1101;
case (seconds_sr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b10)
begin
assist_AN <= 4'b1011;
case (minutes_jr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000010;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011110;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100100;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001100;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011000;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001000;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000000;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011110;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000000;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001000;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b11)
begin
assist_AN <= 4'b0111;
case (minutes_sr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
end
assign AN = assist_AN;
assign ind = assist_ind;
endmodule
</pre>
Здесь ucf файл отличается только отсутствием кнопки BTNS 
== Pmod ==
 Для понимания того, какие уровни сигнала на выходе Pmod на один из его выходов были поданы высокий и низкий уровни, после чего к этому выходу был подключен осциллограф. Осциллограммы представлены ниже.
 Pmod connectors 
[[File:Pmod.jpg|500px]]
 Высокий уровень(на вход подана 1) 
[[File:RTOScreenshot_2014-12-22_0_122926.png|500px]]
 Низкий уровень(на вход подана 0) 
[[File:RTOScreenshot_2014-12-22_1_123056.png|500px]]
 --[[Участник:Belyanushkin|Belyanushkin]] ([[Обсуждение участника:Belyanushkin|обсуждение]]) 00:20, 25 ноября 2014 (MSK)

Часы на Verilog

2014-12-22T17:53:46Z

Belyanushkin: /* Pmod */

== Введение ==

Для освоения программирования ПЛИС на языке Verilog была поставлена задача написания программы смысл которой заключается в подсчете времени нажатия на кнопку.

== Подзадачи ==

1. Установка программы ISE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1.
 2. Написание простых программ для понимания языка Verilog:
 - Счетчик нажатий, выполняющий вывод значений в двоичной системе на диоды;
 - Программа для работы нескольких семисегментных индикаторов.
 3. Синтез этих программ для того, чтобы решить поставленную задачу.
 4. Для отработки навыков реализовать часы.
 Реализация всех программ производилась на ПЛИС Xilinx Spartan-6 на отладочной плате DIGILENT NEXYS 3

== Проблемы в ходе выполнения подзадач ==

В ходе решения подзадач возникла проблема с установкой программы ISE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1.
Проблема заключается в зависании программы при создании нового проекта.
 Проблема была решается следующим путем:
 Шаг 1: зайти в директорию: C:\Xilinx\14.5\ISE_DS\ISE\lib\nt64
 Шаг 2: переименовать файл libPortability.dll в libPortability.dll.orig
 Шаг 3: переименовать файл libPortabilityNOSH.dll в libPortability.dll
 Шаг 4: скопировать файл libPortability.dll <ctrl+c>
 Шаг 5: зайти в директорию C:\Xilinx\14.5\ISE_DS\common\lib\nt64
 Шаг 6: вставить файл из шага 4 <libPortability.dll > в данную директорию
 Оригинал статьи про проблемы с работой I SE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1 находится по следующей ссылке
[http://stuffs4studies.blogspot.ru/2014/02/is-xilinx-147-ise-crashing-in-windows-8.html]

== Описание реализации счетчика времени нажатия кнопки ==

[[File:Схема_new.jpg|800px]]
 Основными частями реализации являются счетчики:
 - счетчик суммы времени нажатия до одной секунды;
 - счетчик времени нажатий в секундах;
 - счетчики для работы семисегментного индикатора.
 Алгоритм работы счетчика таков:
 1. При нажатии на кнопку происходит начинается счет тактовых сигналов;
 2. При достижении количества сигналов, равного 10^8 в счетчике суммы прибавляется одна секунда, счетчик импульсов сбрасывается в ноль;
 3. Далее с регистра, содержащего информацию о количестве секунд, эти значению передаются на дальнейшую обработку для передачи на семисегментные индикаторы.
 4. Реализация работы семисегментных индикаторов была произведена с помощью циклов.
 
 Подробнее про работу с семисегментными индикаторами.
 Так как индикаторов 4 а катоды к ним общие, то принято было работать по следующему алгоритму. Есть 2 счетчика. Один счетчик считает количество тактовых сигналов. Когда это количество становится равным 200000 то на втором счетчике прибавляется единица. В зависимости от значения на втором счетчике выбирается тот анод, на котором будет низкий уровень и значит загорится этот индикатор. Так как время циклов очень мало, то мы мы не замечаем мигание индикаторов. Второй счетчик в схеме имеет 2 разряда, поэтому сбрасывать его нет необходимости. 

[[File:Симисегментный индикатор.jpg|800px]]

 На данном ниже рисунке показана схема подключения катодов и анодов. Из этой схемы наглядно видно, что для того, чтобы зажечь определенный сегмент на одном из индикаторов необходимо подать на соответствующий катод и соответствующий анод низкий уровень.
[[File:Работа индикатора.jpg]]
 На рисунке ниже показано, на какие выводы необходимо подать низкий уровень, чтобы зажечь необходимый сегмент
[[File:Индикатор.jpg]]
 Текст реализации счетчика времени нажатия

<pre>

module main(
input clk,
input BTNS, // кнопка
output [3:0] AN, // выводы к анодам для переключения семисегментных индикаторов
output [7:0] ind // выводы к катодам семисегментного индикатора
);
reg [3:0] assist_AN; // вспомогательный регистр для анодов семисегментных индикаторов
reg [7:0] assist_ind; // вспомогательный регистр для катодов семисегментного индикатора
reg [26:0] sum; // накапливаемое значение суммы для регистрации нажатия
reg [7:0] assist_ld; // сумматор времени нажатия кнопки
reg [3:0] nul_r; // младший сегмент индикатора
reg [3:0] first_r; // второй сегмент индикатора
reg [3:0] second_r; // третий сегмент индикатора
reg [17:0] counter; // регистр, хранящий время работы семисегментного индикатора
reg [1:0] c; // регистр указателя номера семисегментного индикатора
always @(posedge clk)
begin
if (BTNS) // нажатие кнопки
sum <= sum + 1'b1;
else
sum <= 27'd0;
if (sum >= 27'd100000000) // суммирование времени нажатия до 1 секунды
begin
assist_ld <= assist_ld + 1'b1; // счет количества секунд
sum <= 27'd0;
end
nul_r <= assist_ld % 10; // значение первого семисегментного индикатора
first_r <= (assist_ld % 100 - nul_r)/10; // значение второго индикатора
second_r <= assist_ld / 100; // значение третьего индикатора
counter <= counter + 1'b1;
if (counter == 17'd200000) // цикл работы семисегметных индикаторов
begin
c <= c + 1'b1;
counter <= 17'd0;
end
if (c == 2'b00) // первый семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1110; // значение анодов
case (nul_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011; // значения катодов
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b01) // второй семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1101;
case (first_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b10) // третий семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1011;
case (second_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
end
assign AN = assist_AN; // значение на выходах к аноду равно значению вспомогательных регистров
assign ind = assist_ind; // значение на выходах к катоду равно значению вспомогательных регистров
endmodule

</pre>

 ucf файл с описанием портов ввода-вывода

<pre>
NET "clk" LOC = V10;
NET "BTNS" LOC = B8;
NET "AN[0]" LOC = N16;
NET "AN[1]" LOC = N15;
NET "AN[2]" LOC = P18;
NET "AN[3]" LOC = P17;
NET "ind[0]" LOC = M13;
NET "ind[1]" LOC = L14;
NET "ind[2]" LOC = N14;
NET "ind[3]" LOC = M14;
NET "ind[4]" LOC = U18;
NET "ind[5]" LOC = U17;
NET "ind[6]" LOC = T18;
NET "ind[7]" LOC = T17;
</pre>

== Реализация часов ==

Реализация часов отличается от счетчика времени нажатия незначительно.
Здесь отсутствует кнопка. Отличие в подсчете времени здесь состоит в том, что здесь счетчик времени представляет собой счетчики минут и секунд. Счет происходит до 59 минут 59 секунд, после чего все сбрасывается. В предыдущем случае счет шел до 255 секунд.

 Текст реализации
<pre>
module main(
input clk,
output [3:0] AN,
output [7:0] ind
);
reg [3:0] assist_AN;
reg [7:0] assist_ind;
reg [26:0] sum;
reg [5:0] seconds;
reg [5:0] minutes;
reg [3:0] seconds_jr; // регистр хранения значения первой цифры в счетчике секунд
reg [3:0] seconds_sr; // регистр хранения значения второй цифры в счетчике секунд
reg [3:0] minutes_jr; // регистр хранения значения первой цифры в счетчике минут
reg [3:0] minutes_sr; // регистр хранения значения второй цифры в счетчике минут
reg [17:0] counter;
reg [1:0] c;
always @(posedge clk)
begin
sum <= sum + 1'b1;
if (sum >= 27'd100000000)
begin
seconds <= seconds + 1'b1; //счетчик секунд
sum <= 27'd0;
end
if (seconds == 6'd60)
begin
minutes <= minutes +1'b1; // счетчик минут
seconds <= 6'd0;
end
if (minutes == 6'd60)
minutes <= 6'd0;
seconds_jr <= seconds % 10; // вычисление значения первой цифры в счетчике секунд
seconds_sr <= seconds/10; // вычисление значения второй цифры в счетчике секунд
minutes_jr <= minutes % 10; // вычисление значения первой цифры в счетчике минут
minutes_sr <= minutes/10; // вычисление значения второй цифры в счетчике минут
counter <= counter + 1'b1;
if (counter == 17'd200000)
begin
c <= c + 1'b1;
counter <= 17'd0;
end
if (c == 2'b00)
begin
assist_AN <= 4'b1110;
case (seconds_jr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b01)
begin
assist_AN <= 4'b1101;
case (seconds_sr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b10)
begin
assist_AN <= 4'b1011;
case (minutes_jr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000010;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011110;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100100;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001100;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011000;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001000;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000000;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011110;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000000;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001000;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b11)
begin
assist_AN <= 4'b0111;
case (minutes_sr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
end
assign AN = assist_AN;
assign ind = assist_ind;
endmodule
</pre>
Здесь ucf файл отличается только отсутствием кнопки BTNS 
== Pmod ==
 Для понимания того, какие уровни сигнала на выходе Pmod на один из его выходов были поданы высокий и низкий уровни, после чего к этому выходу был подключен осциллограф. Осциллограммы представлены ниже.
 Pmod connectors
[[File:Pmod.jpg|350px]]
 Высокий уровень(на вход подана 1)
[[File:RTOScreenshot_2014-12-22_0_122926.png|350px]]
 Низкий уровень(на вход подана 0)
[[File:RTOScreenshot_2014-12-22_1_123056.png|350px]]
--[[Участник:Belyanushkin|Belyanushkin]] ([[Обсуждение участника:Belyanushkin|обсуждение]]) 00:20, 25 ноября 2014 (MSK)

Часы на Verilog

2014-12-22T17:51:36Z

Belyanushkin:

== Введение ==

Для освоения программирования ПЛИС на языке Verilog была поставлена задача написания программы смысл которой заключается в подсчете времени нажатия на кнопку.

== Подзадачи ==

1. Установка программы ISE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1.
 2. Написание простых программ для понимания языка Verilog:
 - Счетчик нажатий, выполняющий вывод значений в двоичной системе на диоды;
 - Программа для работы нескольких семисегментных индикаторов.
 3. Синтез этих программ для того, чтобы решить поставленную задачу.
 4. Для отработки навыков реализовать часы.
 Реализация всех программ производилась на ПЛИС Xilinx Spartan-6 на отладочной плате DIGILENT NEXYS 3

== Проблемы в ходе выполнения подзадач ==

В ходе решения подзадач возникла проблема с установкой программы ISE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1.
Проблема заключается в зависании программы при создании нового проекта.
 Проблема была решается следующим путем:
 Шаг 1: зайти в директорию: C:\Xilinx\14.5\ISE_DS\ISE\lib\nt64
 Шаг 2: переименовать файл libPortability.dll в libPortability.dll.orig
 Шаг 3: переименовать файл libPortabilityNOSH.dll в libPortability.dll
 Шаг 4: скопировать файл libPortability.dll <ctrl+c>
 Шаг 5: зайти в директорию C:\Xilinx\14.5\ISE_DS\common\lib\nt64
 Шаг 6: вставить файл из шага 4 <libPortability.dll > в данную директорию
 Оригинал статьи про проблемы с работой I SE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1 находится по следующей ссылке
[http://stuffs4studies.blogspot.ru/2014/02/is-xilinx-147-ise-crashing-in-windows-8.html]

== Описание реализации счетчика времени нажатия кнопки ==

[[File:Схема_new.jpg|800px]]
 Основными частями реализации являются счетчики:
 - счетчик суммы времени нажатия до одной секунды;
 - счетчик времени нажатий в секундах;
 - счетчики для работы семисегментного индикатора.
 Алгоритм работы счетчика таков:
 1. При нажатии на кнопку происходит начинается счет тактовых сигналов;
 2. При достижении количества сигналов, равного 10^8 в счетчике суммы прибавляется одна секунда, счетчик импульсов сбрасывается в ноль;
 3. Далее с регистра, содержащего информацию о количестве секунд, эти значению передаются на дальнейшую обработку для передачи на семисегментные индикаторы.
 4. Реализация работы семисегментных индикаторов была произведена с помощью циклов.
 
 Подробнее про работу с семисегментными индикаторами.
 Так как индикаторов 4 а катоды к ним общие, то принято было работать по следующему алгоритму. Есть 2 счетчика. Один счетчик считает количество тактовых сигналов. Когда это количество становится равным 200000 то на втором счетчике прибавляется единица. В зависимости от значения на втором счетчике выбирается тот анод, на котором будет низкий уровень и значит загорится этот индикатор. Так как время циклов очень мало, то мы мы не замечаем мигание индикаторов. Второй счетчик в схеме имеет 2 разряда, поэтому сбрасывать его нет необходимости. 

[[File:Симисегментный индикатор.jpg|800px]]

 На данном ниже рисунке показана схема подключения катодов и анодов. Из этой схемы наглядно видно, что для того, чтобы зажечь определенный сегмент на одном из индикаторов необходимо подать на соответствующий катод и соответствующий анод низкий уровень.
[[File:Работа индикатора.jpg]]
 На рисунке ниже показано, на какие выводы необходимо подать низкий уровень, чтобы зажечь необходимый сегмент
[[File:Индикатор.jpg]]
 Текст реализации счетчика времени нажатия

<pre>

module main(
input clk,
input BTNS, // кнопка
output [3:0] AN, // выводы к анодам для переключения семисегментных индикаторов
output [7:0] ind // выводы к катодам семисегментного индикатора
);
reg [3:0] assist_AN; // вспомогательный регистр для анодов семисегментных индикаторов
reg [7:0] assist_ind; // вспомогательный регистр для катодов семисегментного индикатора
reg [26:0] sum; // накапливаемое значение суммы для регистрации нажатия
reg [7:0] assist_ld; // сумматор времени нажатия кнопки
reg [3:0] nul_r; // младший сегмент индикатора
reg [3:0] first_r; // второй сегмент индикатора
reg [3:0] second_r; // третий сегмент индикатора
reg [17:0] counter; // регистр, хранящий время работы семисегментного индикатора
reg [1:0] c; // регистр указателя номера семисегментного индикатора
always @(posedge clk)
begin
if (BTNS) // нажатие кнопки
sum <= sum + 1'b1;
else
sum <= 27'd0;
if (sum >= 27'd100000000) // суммирование времени нажатия до 1 секунды
begin
assist_ld <= assist_ld + 1'b1; // счет количества секунд
sum <= 27'd0;
end
nul_r <= assist_ld % 10; // значение первого семисегментного индикатора
first_r <= (assist_ld % 100 - nul_r)/10; // значение второго индикатора
second_r <= assist_ld / 100; // значение третьего индикатора
counter <= counter + 1'b1;
if (counter == 17'd200000) // цикл работы семисегметных индикаторов
begin
c <= c + 1'b1;
counter <= 17'd0;
end
if (c == 2'b00) // первый семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1110; // значение анодов
case (nul_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011; // значения катодов
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b01) // второй семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1101;
case (first_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b10) // третий семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1011;
case (second_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
end
assign AN = assist_AN; // значение на выходах к аноду равно значению вспомогательных регистров
assign ind = assist_ind; // значение на выходах к катоду равно значению вспомогательных регистров
endmodule

</pre>

 ucf файл с описанием портов ввода-вывода

<pre>
NET "clk" LOC = V10;
NET "BTNS" LOC = B8;
NET "AN[0]" LOC = N16;
NET "AN[1]" LOC = N15;
NET "AN[2]" LOC = P18;
NET "AN[3]" LOC = P17;
NET "ind[0]" LOC = M13;
NET "ind[1]" LOC = L14;
NET "ind[2]" LOC = N14;
NET "ind[3]" LOC = M14;
NET "ind[4]" LOC = U18;
NET "ind[5]" LOC = U17;
NET "ind[6]" LOC = T18;
NET "ind[7]" LOC = T17;
</pre>

== Реализация часов ==

Реализация часов отличается от счетчика времени нажатия незначительно.
Здесь отсутствует кнопка. Отличие в подсчете времени здесь состоит в том, что здесь счетчик времени представляет собой счетчики минут и секунд. Счет происходит до 59 минут 59 секунд, после чего все сбрасывается. В предыдущем случае счет шел до 255 секунд.

 Текст реализации
<pre>
module main(
input clk,
output [3:0] AN,
output [7:0] ind
);
reg [3:0] assist_AN;
reg [7:0] assist_ind;
reg [26:0] sum;
reg [5:0] seconds;
reg [5:0] minutes;
reg [3:0] seconds_jr; // регистр хранения значения первой цифры в счетчике секунд
reg [3:0] seconds_sr; // регистр хранения значения второй цифры в счетчике секунд
reg [3:0] minutes_jr; // регистр хранения значения первой цифры в счетчике минут
reg [3:0] minutes_sr; // регистр хранения значения второй цифры в счетчике минут
reg [17:0] counter;
reg [1:0] c;
always @(posedge clk)
begin
sum <= sum + 1'b1;
if (sum >= 27'd100000000)
begin
seconds <= seconds + 1'b1; //счетчик секунд
sum <= 27'd0;
end
if (seconds == 6'd60)
begin
minutes <= minutes +1'b1; // счетчик минут
seconds <= 6'd0;
end
if (minutes == 6'd60)
minutes <= 6'd0;
seconds_jr <= seconds % 10; // вычисление значения первой цифры в счетчике секунд
seconds_sr <= seconds/10; // вычисление значения второй цифры в счетчике секунд
minutes_jr <= minutes % 10; // вычисление значения первой цифры в счетчике минут
minutes_sr <= minutes/10; // вычисление значения второй цифры в счетчике минут
counter <= counter + 1'b1;
if (counter == 17'd200000)
begin
c <= c + 1'b1;
counter <= 17'd0;
end
if (c == 2'b00)
begin
assist_AN <= 4'b1110;
case (seconds_jr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b01)
begin
assist_AN <= 4'b1101;
case (seconds_sr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b10)
begin
assist_AN <= 4'b1011;
case (minutes_jr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000010;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011110;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100100;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001100;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011000;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001000;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000000;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011110;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000000;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001000;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b11)
begin
assist_AN <= 4'b0111;
case (minutes_sr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
end
assign AN = assist_AN;
assign ind = assist_ind;
endmodule
</pre>
Здесь ucf файл отличается только отсутствием кнопки BTNS 
== Pmod ==
 Для понимания того, какие уровни сигнала на выходе Pmod на один из его выходов были поданы высокий и низкий уровни, после чего к этому выходу был подключен осциллограф. Осциллограммы представлены ниже.
 Pmod connectors
[[:File:Pmod.jpg]]
 Высокий уровень(на вход подана 1)
[[:File:RTOScreenshot_2014-12-22_0_122926.png]]
 Низкий уровень(на вход подана 0)
[[:File:RTOScreenshot_2014-12-22_1_123056.png]]
--[[Участник:Belyanushkin|Belyanushkin]] ([[Обсуждение участника:Belyanushkin|обсуждение]]) 00:20, 25 ноября 2014 (MSK)

Файл:RTOScreenshot 2014-12-22 1 123056.png

2014-12-22T17:51:28Z

Belyanushkin: Belyanushkin загружена новая версия «Файл:RTOScreenshot 2014-12-22 1 123056.png»: MsUpload

MsUpload

Файл:RTOScreenshot 2014-12-22 0 122926.png

2014-12-22T17:50:50Z

Belyanushkin: MsUpload

MsUpload

Файл:Pmod.jpg

2014-12-22T17:49:20Z

Belyanushkin: Belyanushkin загружена новая версия «Файл:Pmod.jpg»: MsUpload

MsUpload

Файл:Pmod.jpg

2014-12-22T17:47:52Z

Belyanushkin: MsUpload

MsUpload

Часы на Verilog

2014-12-22T17:36:20Z

Belyanushkin: /* Описание реализации счетчика времени нажатия кнопки */

== Введение ==

Для освоения программирования ПЛИС на языке Verilog была поставлена задача написания программы смысл которой заключается в подсчете времени нажатия на кнопку.

== Подзадачи ==

1. Установка программы ISE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1.
 2. Написание простых программ для понимания языка Verilog:
 - Счетчик нажатий, выполняющий вывод значений в двоичной системе на диоды;
 - Программа для работы нескольких семисегментных индикаторов.
 3. Синтез этих программ для того, чтобы решить поставленную задачу.
 4. Для отработки навыков реализовать часы.
 Реализация всех программ производилась на ПЛИС Xilinx Spartan-6 на отладочной плате DIGILENT NEXYS 3

== Проблемы в ходе выполнения подзадач ==

В ходе решения подзадач возникла проблема с установкой программы ISE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1.
Проблема заключается в зависании программы при создании нового проекта.
 Проблема была решается следующим путем:
 Шаг 1: зайти в директорию: C:\Xilinx\14.5\ISE_DS\ISE\lib\nt64
 Шаг 2: переименовать файл libPortability.dll в libPortability.dll.orig
 Шаг 3: переименовать файл libPortabilityNOSH.dll в libPortability.dll
 Шаг 4: скопировать файл libPortability.dll <ctrl+c>
 Шаг 5: зайти в директорию C:\Xilinx\14.5\ISE_DS\common\lib\nt64
 Шаг 6: вставить файл из шага 4 <libPortability.dll > в данную директорию
 Оригинал статьи про проблемы с работой I SE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1 находится по следующей ссылке
[http://stuffs4studies.blogspot.ru/2014/02/is-xilinx-147-ise-crashing-in-windows-8.html]

== Описание реализации счетчика времени нажатия кнопки ==

[[File:Схема_new.jpg|800px]]
 Основными частями реализации являются счетчики:
 - счетчик суммы времени нажатия до одной секунды;
 - счетчик времени нажатий в секундах;
 - счетчики для работы семисегментного индикатора.
 Алгоритм работы счетчика таков:
 1. При нажатии на кнопку происходит начинается счет тактовых сигналов;
 2. При достижении количества сигналов, равного 10^8 в счетчике суммы прибавляется одна секунда, счетчик импульсов сбрасывается в ноль;
 3. Далее с регистра, содержащего информацию о количестве секунд, эти значению передаются на дальнейшую обработку для передачи на семисегментные индикаторы.
 4. Реализация работы семисегментных индикаторов была произведена с помощью циклов.
 
 Подробнее про работу с семисегментными индикаторами.
 Так как индикаторов 4 а катоды к ним общие, то принято было работать по следующему алгоритму. Есть 2 счетчика. Один счетчик считает количество тактовых сигналов. Когда это количество становится равным 200000 то на втором счетчике прибавляется единица. В зависимости от значения на втором счетчике выбирается тот анод, на котором будет низкий уровень и значит загорится этот индикатор. Так как время циклов очень мало, то мы мы не замечаем мигание индикаторов. Второй счетчик в схеме имеет 2 разряда, поэтому сбрасывать его нет необходимости. 

[[File:Симисегментный индикатор.jpg|800px]]

 На данном ниже рисунке показана схема подключения катодов и анодов. Из этой схемы наглядно видно, что для того, чтобы зажечь определенный сегмент на одном из индикаторов необходимо подать на соответствующий катод и соответствующий анод низкий уровень.
[[File:Работа индикатора.jpg]]
 На рисунке ниже показано, на какие выводы необходимо подать низкий уровень, чтобы зажечь необходимый сегмент
[[File:Индикатор.jpg]]
 Текст реализации счетчика времени нажатия

<pre>

module main(
input clk,
input BTNS, // кнопка
output [3:0] AN, // выводы к анодам для переключения семисегментных индикаторов
output [7:0] ind // выводы к катодам семисегментного индикатора
);
reg [3:0] assist_AN; // вспомогательный регистр для анодов семисегментных индикаторов
reg [7:0] assist_ind; // вспомогательный регистр для катодов семисегментного индикатора
reg [26:0] sum; // накапливаемое значение суммы для регистрации нажатия
reg [7:0] assist_ld; // сумматор времени нажатия кнопки
reg [3:0] nul_r; // младший сегмент индикатора
reg [3:0] first_r; // второй сегмент индикатора
reg [3:0] second_r; // третий сегмент индикатора
reg [17:0] counter; // регистр, хранящий время работы семисегментного индикатора
reg [1:0] c; // регистр указателя номера семисегментного индикатора
always @(posedge clk)
begin
if (BTNS) // нажатие кнопки
sum <= sum + 1'b1;
else
sum <= 27'd0;
if (sum >= 27'd100000000) // суммирование времени нажатия до 1 секунды
begin
assist_ld <= assist_ld + 1'b1; // счет количества секунд
sum <= 27'd0;
end
nul_r <= assist_ld % 10; // значение первого семисегментного индикатора
first_r <= (assist_ld % 100 - nul_r)/10; // значение второго индикатора
second_r <= assist_ld / 100; // значение третьего индикатора
counter <= counter + 1'b1;
if (counter == 17'd200000) // цикл работы семисегметных индикаторов
begin
c <= c + 1'b1;
counter <= 17'd0;
end
if (c == 2'b00) // первый семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1110; // значение анодов
case (nul_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011; // значения катодов
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b01) // второй семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1101;
case (first_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b10) // третий семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1011;
case (second_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
end
assign AN = assist_AN; // значение на выходах к аноду равно значению вспомогательных регистров
assign ind = assist_ind; // значение на выходах к катоду равно значению вспомогательных регистров
endmodule

</pre>

 ucf файл с описанием портов ввода-вывода

<pre>
NET "clk" LOC = V10;
NET "BTNS" LOC = B8;
NET "AN[0]" LOC = N16;
NET "AN[1]" LOC = N15;
NET "AN[2]" LOC = P18;
NET "AN[3]" LOC = P17;
NET "ind[0]" LOC = M13;
NET "ind[1]" LOC = L14;
NET "ind[2]" LOC = N14;
NET "ind[3]" LOC = M14;
NET "ind[4]" LOC = U18;
NET "ind[5]" LOC = U17;
NET "ind[6]" LOC = T18;
NET "ind[7]" LOC = T17;
</pre>

== Реализация часов ==

Реализация часов отличается от счетчика времени нажатия незначительно.
Здесь отсутствует кнопка. Отличие в подсчете времени здесь состоит в том, что здесь счетчик времени представляет собой счетчики минут и секунд. Счет происходит до 59 минут 59 секунд, после чего все сбрасывается. В предыдущем случае счет шел до 255 секунд.

 Текст реализации
<pre>
module main(
input clk,
output [3:0] AN,
output [7:0] ind
);
reg [3:0] assist_AN;
reg [7:0] assist_ind;
reg [26:0] sum;
reg [5:0] seconds;
reg [5:0] minutes;
reg [3:0] seconds_jr; // регистр хранения значения первой цифры в счетчике секунд
reg [3:0] seconds_sr; // регистр хранения значения второй цифры в счетчике секунд
reg [3:0] minutes_jr; // регистр хранения значения первой цифры в счетчике минут
reg [3:0] minutes_sr; // регистр хранения значения второй цифры в счетчике минут
reg [17:0] counter;
reg [1:0] c;
always @(posedge clk)
begin
sum <= sum + 1'b1;
if (sum >= 27'd100000000)
begin
seconds <= seconds + 1'b1; //счетчик секунд
sum <= 27'd0;
end
if (seconds == 6'd60)
begin
minutes <= minutes +1'b1; // счетчик минут
seconds <= 6'd0;
end
if (minutes == 6'd60)
minutes <= 6'd0;
seconds_jr <= seconds % 10; // вычисление значения первой цифры в счетчике секунд
seconds_sr <= seconds/10; // вычисление значения второй цифры в счетчике секунд
minutes_jr <= minutes % 10; // вычисление значения первой цифры в счетчике минут
minutes_sr <= minutes/10; // вычисление значения второй цифры в счетчике минут
counter <= counter + 1'b1;
if (counter == 17'd200000)
begin
c <= c + 1'b1;
counter <= 17'd0;
end
if (c == 2'b00)
begin
assist_AN <= 4'b1110;
case (seconds_jr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b01)
begin
assist_AN <= 4'b1101;
case (seconds_sr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b10)
begin
assist_AN <= 4'b1011;
case (minutes_jr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000010;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011110;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100100;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001100;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011000;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001000;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000000;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011110;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000000;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001000;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b11)
begin
assist_AN <= 4'b0111;
case (minutes_sr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
end
assign AN = assist_AN;
assign ind = assist_ind;
endmodule
</pre>
Здесь ucf файл отличается только отсутствием кнопки BTNS 
--[[Участник:Belyanushkin|Belyanushkin]] ([[Обсуждение участника:Belyanushkin|обсуждение]]) 00:20, 25 ноября 2014 (MSK)

Часы на Verilog

2014-12-22T17:33:14Z

Belyanushkin: /* Описание реализации счетчика времени нажатия кнопки */

== Введение ==

Для освоения программирования ПЛИС на языке Verilog была поставлена задача написания программы смысл которой заключается в подсчете времени нажатия на кнопку.

== Подзадачи ==

1. Установка программы ISE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1.
 2. Написание простых программ для понимания языка Verilog:
 - Счетчик нажатий, выполняющий вывод значений в двоичной системе на диоды;
 - Программа для работы нескольких семисегментных индикаторов.
 3. Синтез этих программ для того, чтобы решить поставленную задачу.
 4. Для отработки навыков реализовать часы.
 Реализация всех программ производилась на ПЛИС Xilinx Spartan-6 на отладочной плате DIGILENT NEXYS 3

== Проблемы в ходе выполнения подзадач ==

В ходе решения подзадач возникла проблема с установкой программы ISE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1.
Проблема заключается в зависании программы при создании нового проекта.
 Проблема была решается следующим путем:
 Шаг 1: зайти в директорию: C:\Xilinx\14.5\ISE_DS\ISE\lib\nt64
 Шаг 2: переименовать файл libPortability.dll в libPortability.dll.orig
 Шаг 3: переименовать файл libPortabilityNOSH.dll в libPortability.dll
 Шаг 4: скопировать файл libPortability.dll <ctrl+c>
 Шаг 5: зайти в директорию C:\Xilinx\14.5\ISE_DS\common\lib\nt64
 Шаг 6: вставить файл из шага 4 <libPortability.dll > в данную директорию
 Оригинал статьи про проблемы с работой I SE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1 находится по следующей ссылке
[http://stuffs4studies.blogspot.ru/2014/02/is-xilinx-147-ise-crashing-in-windows-8.html]

== Описание реализации счетчика времени нажатия кнопки ==

[[File:Схема_new.jpg|800px]]
 Основными частями реализации являются счетчики:
 - счетчик суммы времени нажатия до одной секунды;
 - счетчик времени нажатий в секундах;
 - счетчики для работы семисегментного индикатора.
 Алгоритм работы счетчика таков:
 1. При нажатии на кнопку происходит начинается счет тактовых сигналов;
 2. При достижении количества сигналов, равного 10^8 в счетчике суммы прибавляется одна секунда, счетчик импульсов сбрасывается в ноль;
 3. Далее с регистра, содержащего информацию о количестве секунд, эти значению передаются на дальнейшую обработку для передачи на семисегментные индикаторы.
 4. Реализация работы семисегментных индикаторов была произведена с помощью циклов.
 
 Подробнее про работу с семисегментными индикаторами.
 Так как индикаторов 4 а катоды к ним общие, то принято было работать по следующему алгоритму. Есть 2 счетчика. Один счетчик считает количество тактовых сигналов. Когда это количество становится равным 200000 то на втором счетчике прибавляется единица. В зависимости от значения на втором счетчике выбирается тот анод, на котором будет низкий уровень и значит загорится этот индикатор. Так как время циклов очень мало, то мы мы не замечаем мигание индикаторов. Второй счетчик в схеме имеет 2 разряда, поэтому сбрасывать его нет необходимости. 

[[File:Симисегментный индикатор.jpg|800px]]

 На данном ниже рисунке показана схема подключения катодов и анодов. Из этой схемы наглядно видно, что для того, чтобы зажечь определенный сегмент на одном из индикаторов необходимо подать на соответствующий катод и соответствующий анод низкий уровень.
[[:File:Работа индикатора.jpg]]
 На рисунке ниже показано, на какие выводы необходимо подать низкий уровень, чтобы зажечь необходимый сегмент
[[:File:Индикатор.jpg]]
 Текст реализации счетчика времени нажатия

<pre>

module main(
input clk,
input BTNS, // кнопка
output [3:0] AN, // выводы к анодам для переключения семисегментных индикаторов
output [7:0] ind // выводы к катодам семисегментного индикатора
);
reg [3:0] assist_AN; // вспомогательный регистр для анодов семисегментных индикаторов
reg [7:0] assist_ind; // вспомогательный регистр для катодов семисегментного индикатора
reg [26:0] sum; // накапливаемое значение суммы для регистрации нажатия
reg [7:0] assist_ld; // сумматор времени нажатия кнопки
reg [3:0] nul_r; // младший сегмент индикатора
reg [3:0] first_r; // второй сегмент индикатора
reg [3:0] second_r; // третий сегмент индикатора
reg [17:0] counter; // регистр, хранящий время работы семисегментного индикатора
reg [1:0] c; // регистр указателя номера семисегментного индикатора
always @(posedge clk)
begin
if (BTNS) // нажатие кнопки
sum <= sum + 1'b1;
else
sum <= 27'd0;
if (sum >= 27'd100000000) // суммирование времени нажатия до 1 секунды
begin
assist_ld <= assist_ld + 1'b1; // счет количества секунд
sum <= 27'd0;
end
nul_r <= assist_ld % 10; // значение первого семисегментного индикатора
first_r <= (assist_ld % 100 - nul_r)/10; // значение второго индикатора
second_r <= assist_ld / 100; // значение третьего индикатора
counter <= counter + 1'b1;
if (counter == 17'd200000) // цикл работы семисегметных индикаторов
begin
c <= c + 1'b1;
counter <= 17'd0;
end
if (c == 2'b00) // первый семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1110; // значение анодов
case (nul_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011; // значения катодов
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b01) // второй семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1101;
case (first_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b10) // третий семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1011;
case (second_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
end
assign AN = assist_AN; // значение на выходах к аноду равно значению вспомогательных регистров
assign ind = assist_ind; // значение на выходах к катоду равно значению вспомогательных регистров
endmodule

</pre>

 ucf файл с описанием портов ввода-вывода

<pre>
NET "clk" LOC = V10;
NET "BTNS" LOC = B8;
NET "AN[0]" LOC = N16;
NET "AN[1]" LOC = N15;
NET "AN[2]" LOC = P18;
NET "AN[3]" LOC = P17;
NET "ind[0]" LOC = M13;
NET "ind[1]" LOC = L14;
NET "ind[2]" LOC = N14;
NET "ind[3]" LOC = M14;
NET "ind[4]" LOC = U18;
NET "ind[5]" LOC = U17;
NET "ind[6]" LOC = T18;
NET "ind[7]" LOC = T17;
</pre>

== Реализация часов ==

Реализация часов отличается от счетчика времени нажатия незначительно.
Здесь отсутствует кнопка. Отличие в подсчете времени здесь состоит в том, что здесь счетчик времени представляет собой счетчики минут и секунд. Счет происходит до 59 минут 59 секунд, после чего все сбрасывается. В предыдущем случае счет шел до 255 секунд.

 Текст реализации
<pre>
module main(
input clk,
output [3:0] AN,
output [7:0] ind
);
reg [3:0] assist_AN;
reg [7:0] assist_ind;
reg [26:0] sum;
reg [5:0] seconds;
reg [5:0] minutes;
reg [3:0] seconds_jr; // регистр хранения значения первой цифры в счетчике секунд
reg [3:0] seconds_sr; // регистр хранения значения второй цифры в счетчике секунд
reg [3:0] minutes_jr; // регистр хранения значения первой цифры в счетчике минут
reg [3:0] minutes_sr; // регистр хранения значения второй цифры в счетчике минут
reg [17:0] counter;
reg [1:0] c;
always @(posedge clk)
begin
sum <= sum + 1'b1;
if (sum >= 27'd100000000)
begin
seconds <= seconds + 1'b1; //счетчик секунд
sum <= 27'd0;
end
if (seconds == 6'd60)
begin
minutes <= minutes +1'b1; // счетчик минут
seconds <= 6'd0;
end
if (minutes == 6'd60)
minutes <= 6'd0;
seconds_jr <= seconds % 10; // вычисление значения первой цифры в счетчике секунд
seconds_sr <= seconds/10; // вычисление значения второй цифры в счетчике секунд
minutes_jr <= minutes % 10; // вычисление значения первой цифры в счетчике минут
minutes_sr <= minutes/10; // вычисление значения второй цифры в счетчике минут
counter <= counter + 1'b1;
if (counter == 17'd200000)
begin
c <= c + 1'b1;
counter <= 17'd0;
end
if (c == 2'b00)
begin
assist_AN <= 4'b1110;
case (seconds_jr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b01)
begin
assist_AN <= 4'b1101;
case (seconds_sr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b10)
begin
assist_AN <= 4'b1011;
case (minutes_jr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000010;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011110;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100100;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001100;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011000;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001000;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000000;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011110;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000000;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001000;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b11)
begin
assist_AN <= 4'b0111;
case (minutes_sr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
end
assign AN = assist_AN;
assign ind = assist_ind;
endmodule
</pre>
Здесь ucf файл отличается только отсутствием кнопки BTNS 
--[[Участник:Belyanushkin|Belyanushkin]] ([[Обсуждение участника:Belyanushkin|обсуждение]]) 00:20, 25 ноября 2014 (MSK)

Файл:Работа индикатора.jpg

2014-12-22T17:29:09Z

Belyanushkin: Belyanushkin загружена новая версия «Файл:Работа индикатора.jpg»: MsUpload

MsUpload

Файл:Работа индикатора.jpg

2014-12-22T17:19:05Z

Belyanushkin: Belyanushkin загружена новая версия «Файл:Работа индикатора.jpg»: MsUpload

MsUpload

Файл:Работа индикатора.jpg

2014-12-22T17:19:04Z

Belyanushkin: MsUpload

MsUpload

Файл:Индикатор.jpg

2014-12-22T17:19:04Z

Belyanushkin: MsUpload

MsUpload

Файл:RTOScreenshot 2014-12-22 1 123056.png

2014-12-22T17:19:03Z

Belyanushkin: MsUpload

MsUpload

Часы на Verilog

2014-12-22T17:10:34Z

Belyanushkin: /* Реализация часов */

== Введение ==

Для освоения программирования ПЛИС на языке Verilog была поставлена задача написания программы смысл которой заключается в подсчете времени нажатия на кнопку.

== Подзадачи ==

1. Установка программы ISE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1.
 2. Написание простых программ для понимания языка Verilog:
 - Счетчик нажатий, выполняющий вывод значений в двоичной системе на диоды;
 - Программа для работы нескольких семисегментных индикаторов.
 3. Синтез этих программ для того, чтобы решить поставленную задачу.
 4. Для отработки навыков реализовать часы.
 Реализация всех программ производилась на ПЛИС Xilinx Spartan-6 на отладочной плате DIGILENT NEXYS 3

== Проблемы в ходе выполнения подзадач ==

В ходе решения подзадач возникла проблема с установкой программы ISE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1.
Проблема заключается в зависании программы при создании нового проекта.
 Проблема была решается следующим путем:
 Шаг 1: зайти в директорию: C:\Xilinx\14.5\ISE_DS\ISE\lib\nt64
 Шаг 2: переименовать файл libPortability.dll в libPortability.dll.orig
 Шаг 3: переименовать файл libPortabilityNOSH.dll в libPortability.dll
 Шаг 4: скопировать файл libPortability.dll <ctrl+c>
 Шаг 5: зайти в директорию C:\Xilinx\14.5\ISE_DS\common\lib\nt64
 Шаг 6: вставить файл из шага 4 <libPortability.dll > в данную директорию
 Оригинал статьи про проблемы с работой I SE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1 находится по следующей ссылке
[http://stuffs4studies.blogspot.ru/2014/02/is-xilinx-147-ise-crashing-in-windows-8.html]

== Описание реализации счетчика времени нажатия кнопки ==

[[File:Схема_new.jpg|800px]]
 Основными частями реализации являются счетчики:
 - счетчик суммы времени нажатия до одной секунды;
 - счетчик времени нажатий в секундах;
 - счетчики для работы семисегментного индикатора.
 Алгоритм работы счетчика таков:
 1. При нажатии на кнопку происходит начинается счет тактовых сигналов;
 2. При достижении количества сигналов, равного 10^8 в счетчике суммы прибавляется одна секунда, счетчик импульсов сбрасывается в ноль;
 3. Далее с регистра, содержащего информацию о количестве секунд, эти значению передаются на дальнейшую обработку для передачи на семисегментные индикаторы.
 4. Реализация работы семисегментных индикаторов была произведена с помощью циклов.
 
 Подробнее про работу с семисегментными индикаторами.
 Так как индикаторов 4 а катоды к ним общие, то принято было работать по следующему алгоритму. Есть 2 счетчика. Один счетчик считает количество тактовых сигналов. Когда это количество становится равным 200000 то на втором счетчике прибавляется единица. В зависимости от значения на втором счетчике выбирается тот анод, на котором будет низкий уровень и значит загорится этот индикатор. Так как время циклов очень мало, то мы мы не замечаем мигание индикаторов. Второй счетчик в схеме имеет 2 разряда, поэтому сбрасывать его нет необходимости.

[[File:Симисегментный индикатор.jpg|800px]]

 Текст реализации счетчика времени нажатия

<pre>

module main(
input clk,
input BTNS, // кнопка
output [3:0] AN, // выводы к анодам для переключения семисегментных индикаторов
output [7:0] ind // выводы к катодам семисегментного индикатора
);
reg [3:0] assist_AN; // вспомогательный регистр для анодов семисегментных индикаторов
reg [7:0] assist_ind; // вспомогательный регистр для катодов семисегментного индикатора
reg [26:0] sum; // накапливаемое значение суммы для регистрации нажатия
reg [7:0] assist_ld; // сумматор времени нажатия кнопки
reg [3:0] nul_r; // младший сегмент индикатора
reg [3:0] first_r; // второй сегмент индикатора
reg [3:0] second_r; // третий сегмент индикатора
reg [17:0] counter; // регистр, хранящий время работы семисегментного индикатора
reg [1:0] c; // регистр указателя номера семисегментного индикатора
always @(posedge clk)
begin
if (BTNS) // нажатие кнопки
sum <= sum + 1'b1;
else
sum <= 27'd0;
if (sum >= 27'd100000000) // суммирование времени нажатия до 1 секунды
begin
assist_ld <= assist_ld + 1'b1; // счет количества секунд
sum <= 27'd0;
end
nul_r <= assist_ld % 10; // значение первого семисегментного индикатора
first_r <= (assist_ld % 100 - nul_r)/10; // значение второго индикатора
second_r <= assist_ld / 100; // значение третьего индикатора
counter <= counter + 1'b1;
if (counter == 17'd200000) // цикл работы семисегметных индикаторов
begin
c <= c + 1'b1;
counter <= 17'd0;
end
if (c == 2'b00) // первый семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1110; // значение анодов
case (nul_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011; // значения катодов
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b01) // второй семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1101;
case (first_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b10) // третий семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1011;
case (second_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
end
assign AN = assist_AN; // значение на выходах к аноду равно значению вспомогательных регистров
assign ind = assist_ind; // значение на выходах к катоду равно значению вспомогательных регистров
endmodule

</pre>

 ucf файл с описанием портов ввода-вывода

<pre>
NET "clk" LOC = V10;
NET "BTNS" LOC = B8;
NET "AN[0]" LOC = N16;
NET "AN[1]" LOC = N15;
NET "AN[2]" LOC = P18;
NET "AN[3]" LOC = P17;
NET "ind[0]" LOC = M13;
NET "ind[1]" LOC = L14;
NET "ind[2]" LOC = N14;
NET "ind[3]" LOC = M14;
NET "ind[4]" LOC = U18;
NET "ind[5]" LOC = U17;
NET "ind[6]" LOC = T18;
NET "ind[7]" LOC = T17;
</pre>

== Реализация часов ==

Реализация часов отличается от счетчика времени нажатия незначительно.
Здесь отсутствует кнопка. Отличие в подсчете времени здесь состоит в том, что здесь счетчик времени представляет собой счетчики минут и секунд. Счет происходит до 59 минут 59 секунд, после чего все сбрасывается. В предыдущем случае счет шел до 255 секунд.

 Текст реализации
<pre>
module main(
input clk,
output [3:0] AN,
output [7:0] ind
);
reg [3:0] assist_AN;
reg [7:0] assist_ind;
reg [26:0] sum;
reg [5:0] seconds;
reg [5:0] minutes;
reg [3:0] seconds_jr; // регистр хранения значения первой цифры в счетчике секунд
reg [3:0] seconds_sr; // регистр хранения значения второй цифры в счетчике секунд
reg [3:0] minutes_jr; // регистр хранения значения первой цифры в счетчике минут
reg [3:0] minutes_sr; // регистр хранения значения второй цифры в счетчике минут
reg [17:0] counter;
reg [1:0] c;
always @(posedge clk)
begin
sum <= sum + 1'b1;
if (sum >= 27'd100000000)
begin
seconds <= seconds + 1'b1; //счетчик секунд
sum <= 27'd0;
end
if (seconds == 6'd60)
begin
minutes <= minutes +1'b1; // счетчик минут
seconds <= 6'd0;
end
if (minutes == 6'd60)
minutes <= 6'd0;
seconds_jr <= seconds % 10; // вычисление значения первой цифры в счетчике секунд
seconds_sr <= seconds/10; // вычисление значения второй цифры в счетчике секунд
minutes_jr <= minutes % 10; // вычисление значения первой цифры в счетчике минут
minutes_sr <= minutes/10; // вычисление значения второй цифры в счетчике минут
counter <= counter + 1'b1;
if (counter == 17'd200000)
begin
c <= c + 1'b1;
counter <= 17'd0;
end
if (c == 2'b00)
begin
assist_AN <= 4'b1110;
case (seconds_jr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b01)
begin
assist_AN <= 4'b1101;
case (seconds_sr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b10)
begin
assist_AN <= 4'b1011;
case (minutes_jr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000010;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011110;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100100;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001100;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011000;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001000;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000000;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011110;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000000;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001000;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b11)
begin
assist_AN <= 4'b0111;
case (minutes_sr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
end
assign AN = assist_AN;
assign ind = assist_ind;
endmodule
</pre>
Здесь ucf файл отличается только отсутствием кнопки BTNS 
--[[Участник:Belyanushkin|Belyanushkin]] ([[Обсуждение участника:Belyanushkin|обсуждение]]) 00:20, 25 ноября 2014 (MSK)

Часы на Verilog

2014-12-22T17:07:15Z

Belyanushkin: /* Описание реализации счетчика времени нажатия кнопки */

== Введение ==

Для освоения программирования ПЛИС на языке Verilog была поставлена задача написания программы смысл которой заключается в подсчете времени нажатия на кнопку.

== Подзадачи ==

1. Установка программы ISE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1.
 2. Написание простых программ для понимания языка Verilog:
 - Счетчик нажатий, выполняющий вывод значений в двоичной системе на диоды;
 - Программа для работы нескольких семисегментных индикаторов.
 3. Синтез этих программ для того, чтобы решить поставленную задачу.
 4. Для отработки навыков реализовать часы.
 Реализация всех программ производилась на ПЛИС Xilinx Spartan-6 на отладочной плате DIGILENT NEXYS 3

== Проблемы в ходе выполнения подзадач ==

В ходе решения подзадач возникла проблема с установкой программы ISE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1.
Проблема заключается в зависании программы при создании нового проекта.
 Проблема была решается следующим путем:
 Шаг 1: зайти в директорию: C:\Xilinx\14.5\ISE_DS\ISE\lib\nt64
 Шаг 2: переименовать файл libPortability.dll в libPortability.dll.orig
 Шаг 3: переименовать файл libPortabilityNOSH.dll в libPortability.dll
 Шаг 4: скопировать файл libPortability.dll <ctrl+c>
 Шаг 5: зайти в директорию C:\Xilinx\14.5\ISE_DS\common\lib\nt64
 Шаг 6: вставить файл из шага 4 <libPortability.dll > в данную директорию
 Оригинал статьи про проблемы с работой I SE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1 находится по следующей ссылке
[http://stuffs4studies.blogspot.ru/2014/02/is-xilinx-147-ise-crashing-in-windows-8.html]

== Описание реализации счетчика времени нажатия кнопки ==

[[File:Схема_new.jpg|800px]]
 Основными частями реализации являются счетчики:
 - счетчик суммы времени нажатия до одной секунды;
 - счетчик времени нажатий в секундах;
 - счетчики для работы семисегментного индикатора.
 Алгоритм работы счетчика таков:
 1. При нажатии на кнопку происходит начинается счет тактовых сигналов;
 2. При достижении количества сигналов, равного 10^8 в счетчике суммы прибавляется одна секунда, счетчик импульсов сбрасывается в ноль;
 3. Далее с регистра, содержащего информацию о количестве секунд, эти значению передаются на дальнейшую обработку для передачи на семисегментные индикаторы.
 4. Реализация работы семисегментных индикаторов была произведена с помощью циклов.
 
 Подробнее про работу с семисегментными индикаторами.
 Так как индикаторов 4 а катоды к ним общие, то принято было работать по следующему алгоритму. Есть 2 счетчика. Один счетчик считает количество тактовых сигналов. Когда это количество становится равным 200000 то на втором счетчике прибавляется единица. В зависимости от значения на втором счетчике выбирается тот анод, на котором будет низкий уровень и значит загорится этот индикатор. Так как время циклов очень мало, то мы мы не замечаем мигание индикаторов. Второй счетчик в схеме имеет 2 разряда, поэтому сбрасывать его нет необходимости.

[[File:Симисегментный индикатор.jpg|800px]]

 Текст реализации счетчика времени нажатия

<pre>

module main(
input clk,
input BTNS, // кнопка
output [3:0] AN, // выводы к анодам для переключения семисегментных индикаторов
output [7:0] ind // выводы к катодам семисегментного индикатора
);
reg [3:0] assist_AN; // вспомогательный регистр для анодов семисегментных индикаторов
reg [7:0] assist_ind; // вспомогательный регистр для катодов семисегментного индикатора
reg [26:0] sum; // накапливаемое значение суммы для регистрации нажатия
reg [7:0] assist_ld; // сумматор времени нажатия кнопки
reg [3:0] nul_r; // младший сегмент индикатора
reg [3:0] first_r; // второй сегмент индикатора
reg [3:0] second_r; // третий сегмент индикатора
reg [17:0] counter; // регистр, хранящий время работы семисегментного индикатора
reg [1:0] c; // регистр указателя номера семисегментного индикатора
always @(posedge clk)
begin
if (BTNS) // нажатие кнопки
sum <= sum + 1'b1;
else
sum <= 27'd0;
if (sum >= 27'd100000000) // суммирование времени нажатия до 1 секунды
begin
assist_ld <= assist_ld + 1'b1; // счет количества секунд
sum <= 27'd0;
end
nul_r <= assist_ld % 10; // значение первого семисегментного индикатора
first_r <= (assist_ld % 100 - nul_r)/10; // значение второго индикатора
second_r <= assist_ld / 100; // значение третьего индикатора
counter <= counter + 1'b1;
if (counter == 17'd200000) // цикл работы семисегметных индикаторов
begin
c <= c + 1'b1;
counter <= 17'd0;
end
if (c == 2'b00) // первый семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1110; // значение анодов
case (nul_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011; // значения катодов
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b01) // второй семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1101;
case (first_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b10) // третий семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1011;
case (second_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
end
assign AN = assist_AN; // значение на выходах к аноду равно значению вспомогательных регистров
assign ind = assist_ind; // значение на выходах к катоду равно значению вспомогательных регистров
endmodule

</pre>

 ucf файл с описанием портов ввода-вывода

<pre>
NET "clk" LOC = V10;
NET "BTNS" LOC = B8;
NET "AN[0]" LOC = N16;
NET "AN[1]" LOC = N15;
NET "AN[2]" LOC = P18;
NET "AN[3]" LOC = P17;
NET "ind[0]" LOC = M13;
NET "ind[1]" LOC = L14;
NET "ind[2]" LOC = N14;
NET "ind[3]" LOC = M14;
NET "ind[4]" LOC = U18;
NET "ind[5]" LOC = U17;
NET "ind[6]" LOC = T18;
NET "ind[7]" LOC = T17;
</pre>

== Реализация часов ==

Реализация часов отличается от счетчика времени нажатия незначительно.
Здесь отсутствует кнопка. Отличие в подсчете времени здесь состоит в том, что здесь счетчик времени представляет собой счетчики минут и секунд. Счет происходит до 59 минут 59 секунд, после чего все сбрасывается. В предыдущем случае счет шел до 255 секунд.

 Текст реализации
<pre>
module main(
input clk,
output [3:0] AN,
output [7:0] ind
);
reg [3:0] assist_AN;
reg [7:0] assist_ind;
reg [26:0] sum;
reg [5:0] seconds;
reg [5:0] minutes;
reg [3:0] seconds_jr; // регистр хранения значения первой цифры в счетчике секунд
reg [3:0] seconds_sr; // регистр хранения значения второй цифры в счетчике секунд
reg [3:0] minutes_jr; // регистр хранения значения первой цифры в счетчике минут
reg [3:0] minutes_sr; // регистр хранения значения второй цифры в счетчике минут
reg [17:0] counter;
reg [1:0] c;
always @(posedge clk)
begin
sum <= sum + 1'b1;
if (sum >= 27'd100000000)
begin
seconds <= seconds + 1'b1; //счетчик секунд
sum <= 27'd0;
end
if (seconds == 6'd60)
begin
minutes <= minutes +1'b1; // счетчик минут
seconds <= 6'd0;
end
if (minutes == 6'd60)
minutes <= 6'd0;
seconds_jr <= seconds % 10; // вычисление значения первой цифры в счетчике секунд
seconds_sr <= seconds/10; // вычисление значения второй цифры в счетчике секунд
minutes_jr <= minutes % 10; // вычисление значения первой цифры в счетчике минут
minutes_sr <= minutes/10; // вычисление значения второй цифры в счетчике минут
counter <= counter + 1'b1;
if (counter == 17'd200000)
begin
c <= c + 1'b1;
counter <= 17'd0;
end
if (c == 2'b00)
begin
assist_AN <= 4'b1110;
case (seconds_jr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b01)
begin
assist_AN <= 4'b1101;
case (seconds_sr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b10)
begin
assist_AN <= 4'b1011;
case (minutes_jr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000010;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011110;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100100;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001100;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011000;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001000;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000000;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011110;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000000;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001000;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b11)
begin
assist_AN <= 4'b0111;
case (minutes_sr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
end
assign AN = assist_AN;
assign ind = assist_ind;
endmodule
</pre>
--[[Участник:Belyanushkin|Belyanushkin]] ([[Обсуждение участника:Belyanushkin|обсуждение]]) 00:20, 25 ноября 2014 (MSK)

Часы на Verilog

2014-11-30T19:02:40Z

Belyanushkin:

== Введение ==

Для освоения программирования ПЛИС на языке Verilog была поставлена задача написания программы смысл которой заключается в подсчете времени нажатия на кнопку.

== Подзадачи ==

1. Установка программы ISE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1.
 2. Написание простых программ для понимания языка Verilog:
 - Счетчик нажатий, выполняющий вывод значений в двоичной системе на диоды;
 - Программа для работы нескольких семисегментных индикаторов.
 3. Синтез этих программ для того, чтобы решить поставленную задачу.
 4. Для отработки навыков реализовать часы.
 Реализация всех программ производилась на ПЛИС Xilinx Spartan-6 на отладочной плате DIGILENT NEXYS 3

== Проблемы в ходе выполнения подзадач ==

В ходе решения подзадач возникла проблема с установкой программы ISE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1.
Проблема заключается в зависании программы при создании нового проекта.
 Проблема была решается следующим путем:
 Шаг 1: зайти в директорию: C:\Xilinx\14.5\ISE_DS\ISE\lib\nt64
 Шаг 2: переименовать файл libPortability.dll в libPortability.dll.orig
 Шаг 3: переименовать файл libPortabilityNOSH.dll в libPortability.dll
 Шаг 4: скопировать файл libPortability.dll <ctrl+c>
 Шаг 5: зайти в директорию C:\Xilinx\14.5\ISE_DS\common\lib\nt64
 Шаг 6: вставить файл из шага 4 <libPortability.dll > в данную директорию
 Оригинал статьи про проблемы с работой I SE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1 находится по следующей ссылке
[http://stuffs4studies.blogspot.ru/2014/02/is-xilinx-147-ise-crashing-in-windows-8.html]

== Описание реализации счетчика времени нажатия кнопки ==

[[File:Схема_new.jpg|800px]]
 Основными частями реализации являются счетчики:
 - счетчик суммы времени нажатия до одной секунды;
 - счетчик времени нажатий в секундах;
 - счетчики для работы семисегментного индикатора.
 Алгоритм работы счетчика таков:
 1. При нажатии на кнопку происходит начинается счет тактовых сигналов;
 2. При достижении количества сигналов, равного 10^8 в счетчике суммы прибавляется одна секунда, счетчик импульсов сбрасывается в ноль;
 3. Далее с регистра, содержащего информацию о количестве секунд, эти значению передаются на дальнейшую обработку для передачи на семисегментные индикаторы.
 4. Реализация работы семисегментных индикаторов была произведена с помощью циклов.
 
 Подробнее про работу с семисегментными индикаторами.
 Так как индикаторов 4 а катоды к ним общие, то принято было работать по следующему алгоритму. Есть 2 счетчика. Один счетчик считает количество тактовых сигналов. Когда это количество становится равным 200000 то на втором счетчике прибавляется единица. В зависимости от значения на втором счетчике выбирается тот анод, на котором будет низкий уровень и значит загорится этот индикатор. Так как время циклов очень мало, то мы мы не замечаем мигание индикаторов. Второй счетчик в схеме имеет 2 разряда, поэтому сбрасывать его нет необходимости.
[[File:Симисегментный индикатор.jpg|800px]]

 Текст реализации счетчика времени нажатия

<pre>

module main(
input clk,
input BTNS, // кнопка
output [3:0] AN, // выводы к анодам для переключения семисегментных индикаторов
output [7:0] ind // выводы к катодам семисегментного индикатора
);
reg [3:0] assist_AN; // вспомогательный регистр для анодов семисегментных индикаторов
reg [7:0] assist_ind; // вспомогательный регистр для катодов семисегментного индикатора
reg [26:0] sum; // накапливаемое значение суммы для регистрации нажатия
reg [7:0] assist_ld; // сумматор времени нажатия кнопки
reg [3:0] nul_r; // младший сегмент индикатора
reg [3:0] first_r; // второй сегмент индикатора
reg [3:0] second_r; // третий сегмент индикатора
reg [17:0] counter; // регистр, хранящий время работы семисегментного индикатора
reg [1:0] c; // регистр указателя номера семисегментного индикатора
always @(posedge clk)
begin
if (BTNS) // нажатие кнопки
sum <= sum + 1'b1;
else
sum <= 27'd0;
if (sum >= 27'd100000000) // суммирование времени нажатия до 1 секунды
begin
assist_ld <= assist_ld + 1'b1; // счет количества секунд
sum <= 27'd0;
end
nul_r <= assist_ld % 10; // значение первого семисегментного индикатора
first_r <= (assist_ld % 100 - nul_r)/10; // значение второго индикатора
second_r <= assist_ld / 100; // значение третьего индикатора
counter <= counter + 1'b1;
if (counter == 17'd200000) // цикл работы семисегметных индикаторов
begin
c <= c + 1'b1;
counter <= 17'd0;
end
if (c == 2'b00) // первый семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1110; // значение анодов
case (nul_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011; // значения катодов
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b01) // второй семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1101;
case (first_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b10) // третий семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1011;
case (second_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
end
assign AN = assist_AN; // значение на выходах к аноду равно значению вспомогательных регистров
assign ind = assist_ind; // значение на выходах к катоду равно значению вспомогательных регистров
endmodule

</pre>

== Реализация часов ==

Реализация часов отличается от счетчика времени нажатия незначительно.
Здесь отсутствует кнопка. Отличие в подсчете времени здесь состоит в том, что здесь счетчик времени представляет собой счетчики минут и секунд. Счет происходит до 59 минут 59 секунд, после чего все сбрасывается. В предыдущем случае счет шел до 255 секунд.

 Текст реализации
<pre>
module main(
input clk,
output [3:0] AN,
output [7:0] ind
);
reg [3:0] assist_AN;
reg [7:0] assist_ind;
reg [26:0] sum;
reg [5:0] seconds;
reg [5:0] minutes;
reg [3:0] seconds_jr; // регистр хранения значения первой цифры в счетчике секунд
reg [3:0] seconds_sr; // регистр хранения значения второй цифры в счетчике секунд
reg [3:0] minutes_jr; // регистр хранения значения первой цифры в счетчике минут
reg [3:0] minutes_sr; // регистр хранения значения второй цифры в счетчике минут
reg [17:0] counter;
reg [1:0] c;
always @(posedge clk)
begin
sum <= sum + 1'b1;
if (sum >= 27'd100000000)
begin
seconds <= seconds + 1'b1; //счетчик секунд
sum <= 27'd0;
end
if (seconds == 6'd60)
begin
minutes <= minutes +1'b1; // счетчик минут
seconds <= 6'd0;
end
if (minutes == 6'd60)
minutes <= 6'd0;
seconds_jr <= seconds % 10; // вычисление значения первой цифры в счетчике секунд
seconds_sr <= seconds/10; // вычисление значения второй цифры в счетчике секунд
minutes_jr <= minutes % 10; // вычисление значения первой цифры в счетчике минут
minutes_sr <= minutes/10; // вычисление значения второй цифры в счетчике минут
counter <= counter + 1'b1;
if (counter == 17'd200000)
begin
c <= c + 1'b1;
counter <= 17'd0;
end
if (c == 2'b00)
begin
assist_AN <= 4'b1110;
case (seconds_jr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b01)
begin
assist_AN <= 4'b1101;
case (seconds_sr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b10)
begin
assist_AN <= 4'b1011;
case (minutes_jr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000010;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011110;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100100;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001100;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011000;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001000;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000000;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011110;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000000;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001000;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b11)
begin
assist_AN <= 4'b0111;
case (minutes_sr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
end
assign AN = assist_AN;
assign ind = assist_ind;
endmodule
</pre>
--[[Участник:Belyanushkin|Belyanushkin]] ([[Обсуждение участника:Belyanushkin|обсуждение]]) 00:20, 25 ноября 2014 (MSK)

Часы на Verilog

2014-11-30T18:51:12Z

Belyanushkin: /* Описание реализации счетчика времени нажатия кнопки */

== Введение ==

Для освоения программирования ПЛИС на языке Verilog была поставлена задача написания программы смысл которой заключается в подсчете времени нажатия на кнопку.

== Подзадачи ==

1. Установка программы ISE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1.
 2. Написание простых программ для понимания языка Verilog:
 - Счетчик нажатий, выполняющий вывод значений в двоичной системе на диоды;
 - Программа для работы нескольких семисегментных индикаторов.
 3. Синтез этих программ для того, чтобы решить поставленную задачу.
 4. Для отработки навыков реализовать часы.
 Реализация всех программ производилась на ПЛИС Xilinx Spartan-6 на отладочной плате DIGILENT NEXYS 3

== Проблемы в ходе выполнения подзадач ==

В ходе решения подзадач возникла проблема с установкой программы ISE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1.
Проблема заключается в зависании программы при создании нового проекта.
 Проблема была решается следующим путем:
 Шаг 1: зайти в директорию: C:\Xilinx\14.5\ISE_DS\ISE\lib\nt64
 Шаг 2: переименовать файл libPortability.dll в libPortability.dll.orig
 Шаг 3: переименовать файл libPortabilityNOSH.dll в libPortability.dll
 Шаг 4: скопировать файл libPortability.dll <ctrl+c>
 Шаг 5: зайти в директорию C:\Xilinx\14.5\ISE_DS\common\lib\nt64
 Шаг 6: вставить файл из шага 4 <libPortability.dll > в данную директорию
 Оригинал статьи про проблемы с работой I SE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1 находится по следующей ссылке
[http://stuffs4studies.blogspot.ru/2014/02/is-xilinx-147-ise-crashing-in-windows-8.html]

== Описание реализации счетчика времени нажатия кнопки ==

[[File:Схема_new.jpg|800px]]
 Основными частями реализации являются счетчики:
 - счетчик суммы времени нажатия до одной секунды;
 - счетчик времени нажатий в секундах;
 - счетчики для работы семисегментного индикатора.
 Алгоритм работы счетчика таков:
 1. При нажатии на кнопку происходит начинается счет тактовых сигналов;
 2. При достижении количества сигналов, равного 10^8 в счетчике суммы прибавляется одна секунда, счетчик импульсов сбрасывается в ноль;
 3. Далее с регистра, содержащего информацию о количестве секунд, эти значению передаются на дальнейшую обработку для передачи на семисегментные индикаторы.
 4. Реализация работы семисегментных индикаторов была произведена с помощью циклов.

[[File:Симисегментный индикатор.jpg|800px]]

 Текст реализации счетчика времени нажатия

<pre>

module main(
input clk,
input BTNS, // кнопка
output [3:0] AN, // выводы к анодам для переключения семисегментных индикаторов
output [7:0] ind // выводы к катодам семисегментного индикатора
);
reg [3:0] assist_AN; // вспомогательный регистр для анодов семисегментных индикаторов
reg [7:0] assist_ind; // вспомогательный регистр для катодов семисегментного индикатора
reg [26:0] sum; // накапливаемое значение суммы для регистрации нажатия
reg [7:0] assist_ld; // сумматор времени нажатия кнопки
reg [3:0] nul_r; // младший сегмент индикатора
reg [3:0] first_r; // второй сегмент индикатора
reg [3:0] second_r; // третий сегмент индикатора
reg [17:0] counter; // регистр, хранящий время работы семисегментного индикатора
reg [1:0] c; // регистр указателя номера семисегментного индикатора
always @(posedge clk)
begin
if (BTNS) // нажатие кнопки
sum <= sum + 1'b1;
else
sum <= 27'd0;
if (sum >= 27'd100000000) // суммирование времени нажатия до 1 секунды
begin
assist_ld <= assist_ld + 1'b1; // счет количества секунд
sum <= 27'd0;
end
nul_r <= assist_ld % 10; // значение первого семисегментного индикатора
first_r <= (assist_ld % 100 - nul_r)/10; // значение второго индикатора
second_r <= assist_ld / 100; // значение третьего индикатора
counter <= counter + 1'b1;
if (counter == 17'd200000) // цикл работы семисегметных индикаторов
begin
c <= c + 1'b1;
counter <= 17'd0;
end
if (c == 2'b00) // первый семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1110; // значение анодов
case (nul_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011; // значения катодов
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b01) // второй семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1101;
case (first_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b10) // третий семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1011;
case (second_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
end
assign AN = assist_AN; // значение на выходах к аноду равно значению вспомогательных регистров
assign ind = assist_ind; // значение на выходах к катоду равно значению вспомогательных регистров
endmodule

</pre>

== Реализация часов ==

Реализация часов отличается от счетчика времени нажатия незначительно.
Здесь отсутствует кнопка. Отличие в подсчете времени здесь состоит в том, что здесь счетчик времени представляет собой счетчики минут и секунд. Счет происходит до 59 минут 59 секунд, после чего все сбрасывается. В предыдущем случае счет шел до 255 секунд.

 Текст реализации
<pre>
module main(
input clk,
output [3:0] AN,
output [7:0] ind
);
reg [3:0] assist_AN;
reg [7:0] assist_ind;
reg [26:0] sum;
reg [5:0] seconds;
reg [5:0] minutes;
reg [3:0] seconds_jr; // регистр хранения значения первой цифры в счетчике секунд
reg [3:0] seconds_sr; // регистр хранения значения второй цифры в счетчике секунд
reg [3:0] minutes_jr; // регистр хранения значения первой цифры в счетчике минут
reg [3:0] minutes_sr; // регистр хранения значения второй цифры в счетчике минут
reg [17:0] counter;
reg [1:0] c;
always @(posedge clk)
begin
sum <= sum + 1'b1;
if (sum >= 27'd100000000)
begin
seconds <= seconds + 1'b1; //счетчик секунд
sum <= 27'd0;
end
if (seconds == 6'd60)
begin
minutes <= minutes +1'b1; // счетчик минут
seconds <= 6'd0;
end
if (minutes == 6'd60)
minutes <= 6'd0;
seconds_jr <= seconds % 10; // вычисление значения первой цифры в счетчике секунд
seconds_sr <= seconds/10; // вычисление значения второй цифры в счетчике секунд
minutes_jr <= minutes % 10; // вычисление значения первой цифры в счетчике минут
minutes_sr <= minutes/10; // вычисление значения второй цифры в счетчике минут
counter <= counter + 1'b1;
if (counter == 17'd200000)
begin
c <= c + 1'b1;
counter <= 17'd0;
end
if (c == 2'b00)
begin
assist_AN <= 4'b1110;
case (seconds_jr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b01)
begin
assist_AN <= 4'b1101;
case (seconds_sr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b10)
begin
assist_AN <= 4'b1011;
case (minutes_jr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000010;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011110;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100100;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001100;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011000;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001000;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000000;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011110;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000000;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001000;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b11)
begin
assist_AN <= 4'b0111;
case (minutes_sr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
end
assign AN = assist_AN;
assign ind = assist_ind;
endmodule
</pre>
--[[Участник:Belyanushkin|Belyanushkin]] ([[Обсуждение участника:Belyanushkin|обсуждение]]) 00:20, 25 ноября 2014 (MSK)

Файл:Схема new.jpg

2014-11-30T18:49:07Z

Belyanushkin: MsUpload

MsUpload

Файл:Симисегментный индикатор.jpg

2014-11-30T18:49:06Z

Belyanushkin: MsUpload

MsUpload

Часы на Verilog

2014-11-24T20:20:36Z

Belyanushkin: Новая страница: «== Введение == Для освоения программирования ПЛИС на языке Verilog была поставлена задача на…»

== Введение ==

Для освоения программирования ПЛИС на языке Verilog была поставлена задача написания программы смысл которой заключается в подсчете времени нажатия на кнопку.

== Подзадачи ==

1. Установка программы ISE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1.
 2. Написание простых программ для понимания языка Verilog:
 - Счетчик нажатий, выполняющий вывод значений в двоичной системе на диоды;
 - Программа для работы нескольких семисегментных индикаторов.
 3. Синтез этих программ для того, чтобы решить поставленную задачу.
 4. Для отработки навыков реализовать часы.
 Реализация всех программ производилась на ПЛИС Xilinx Spartan-6 на отладочной плате DIGILENT NEXYS 3

== Проблемы в ходе выполнения подзадач ==

В ходе решения подзадач возникла проблема с установкой программы ISE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1.
Проблема заключается в зависании программы при создании нового проекта.
 Проблема была решается следующим путем:
 Шаг 1: зайти в директорию: C:\Xilinx\14.5\ISE_DS\ISE\lib\nt64
 Шаг 2: переименовать файл libPortability.dll в libPortability.dll.orig
 Шаг 3: переименовать файл libPortabilityNOSH.dll в libPortability.dll
 Шаг 4: скопировать файл libPortability.dll <ctrl+c>
 Шаг 5: зайти в директорию C:\Xilinx\14.5\ISE_DS\common\lib\nt64
 Шаг 6: вставить файл из шага 4 <libPortability.dll > в данную директорию
 Оригинал статьи про проблемы с работой I SE Design Suite 14.7 на ОС Windows 8.1 находится по следующей ссылке
[http://stuffs4studies.blogspot.ru/2014/02/is-xilinx-147-ise-crashing-in-windows-8.html]

== Описание реализации счетчика времени нажатия кнопки ==

[[File:Схема счетчика.jpg|400px]]
 Основными частями реализации являются счетчики:
 - счетчик суммы времени нажатия до одной секунды;
 - счетчик времени нажатий в секундах;
 - счетчики для работы семисегментного индикатора.
 Алгоритм работы счетчика таков:
 1. При нажатии на кнопку происходит начинается счет тактовых сигналов;
 2. При достижении количества сигналов, равного 10^8 в счетчике суммы прибавляется одна секунда, счетчик импульсов сбрасывается в ноль;
 3. Далее с регистра, содержащего информацию о количестве секунд, эти значению передаются на дальнейшую обработку для передачи на семисегментные индикаторы.
 4. Реализация работы семисегментных индикаторов была произведена с помощью циклов.

 Текст реализации счетчика времени нажатия

<pre>

module main(
input clk,
input BTNS, // кнопка
output [3:0] AN, // выводы к анодам для переключения семисегментных индикаторов
output [7:0] ind // выводы к катодам семисегментного индикатора
);
reg [3:0] assist_AN; // вспомогательный регистр для анодов семисегментных индикаторов
reg [7:0] assist_ind; // вспомогательный регистр для катодов семисегментного индикатора
reg [26:0] sum; // накапливаемое значение суммы для регистрации нажатия
reg [7:0] assist_ld; // сумматор времени нажатия кнопки
reg [3:0] nul_r; // младший сегмент индикатора
reg [3:0] first_r; // второй сегмент индикатора
reg [3:0] second_r; // третий сегмент индикатора
reg [17:0] counter; // регистр, хранящий время работы семисегментного индикатора
reg [1:0] c; // регистр указателя номера семисегментного индикатора
always @(posedge clk)
begin
if (BTNS) // нажатие кнопки
sum <= sum + 1'b1;
else
sum <= 27'd0;
if (sum >= 27'd100000000) // суммирование времени нажатия до 1 секунды
begin
assist_ld <= assist_ld + 1'b1; // счет количества секунд
sum <= 27'd0;
end
nul_r <= assist_ld % 10; // значение первого семисегментного индикатора
first_r <= (assist_ld % 100 - nul_r)/10; // значение второго индикатора
second_r <= assist_ld / 100; // значение третьего индикатора
counter <= counter + 1'b1;
if (counter == 17'd200000) // цикл работы семисегметных индикаторов
begin
c <= c + 1'b1;
counter <= 17'd0;
end
if (c == 2'b00) // первый семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1110; // значение анодов
case (nul_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011; // значения катодов
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b01) // второй семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1101;
case (first_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b10) // третий семисегментный индикатор
begin
assist_AN <= 4'b1011;
case (second_r)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
end
assign AN = assist_AN; // значение на выходах к аноду равно значению вспомогательных регистров
assign ind = assist_ind; // значение на выходах к катоду равно значению вспомогательных регистров
endmodule

</pre>

== Реализация часов ==

Реализация часов отличается от счетчика времени нажатия незначительно.
Здесь отсутствует кнопка. Отличие в подсчете времени здесь состоит в том, что здесь счетчик времени представляет собой счетчики минут и секунд. Счет происходит до 59 минут 59 секунд, после чего все сбрасывается. В предыдущем случае счет шел до 255 секунд.

 Текст реализации
<pre>
module main(
input clk,
output [3:0] AN,
output [7:0] ind
);
reg [3:0] assist_AN;
reg [7:0] assist_ind;
reg [26:0] sum;
reg [5:0] seconds;
reg [5:0] minutes;
reg [3:0] seconds_jr; // регистр хранения значения первой цифры в счетчике секунд
reg [3:0] seconds_sr; // регистр хранения значения второй цифры в счетчике секунд
reg [3:0] minutes_jr; // регистр хранения значения первой цифры в счетчике минут
reg [3:0] minutes_sr; // регистр хранения значения второй цифры в счетчике минут
reg [17:0] counter;
reg [1:0] c;
always @(posedge clk)
begin
sum <= sum + 1'b1;
if (sum >= 27'd100000000)
begin
seconds <= seconds + 1'b1; //счетчик секунд
sum <= 27'd0;
end
if (seconds == 6'd60)
begin
minutes <= minutes +1'b1; // счетчик минут
seconds <= 6'd0;
end
if (minutes == 6'd60)
minutes <= 6'd0;
seconds_jr <= seconds % 10; // вычисление значения первой цифры в счетчике секунд
seconds_sr <= seconds/10; // вычисление значения второй цифры в счетчике секунд
minutes_jr <= minutes % 10; // вычисление значения первой цифры в счетчике минут
minutes_sr <= minutes/10; // вычисление значения второй цифры в счетчике минут
counter <= counter + 1'b1;
if (counter == 17'd200000)
begin
c <= c + 1'b1;
counter <= 17'd0;
end
if (c == 2'b00)
begin
assist_AN <= 4'b1110;
case (seconds_jr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000001;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011111;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000001;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b01)
begin
assist_AN <= 4'b1101;
case (seconds_sr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b10)
begin
assist_AN <= 4'b1011;
case (minutes_jr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000010;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011110;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100100;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001100;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011000;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001000;
4'd6: assist_ind <= 8'b01000000;
4'd7: assist_ind <= 8'b00011110;
4'd8: assist_ind <= 8'b00000000;
4'd9: assist_ind <= 8'b00001000;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
if (c == 2'b11)
begin
assist_AN <= 4'b0111;
case (minutes_sr)
4'd0: assist_ind <= 8'b00000011;
4'd1: assist_ind <= 8'b10011111;
4'd2: assist_ind <= 8'b00100101;
4'd3: assist_ind <= 8'b00001101;
4'd4: assist_ind <= 8'b10011001;
4'd5: assist_ind <= 8'b01001001;
default: assist_ind <= 8'b11111111;
endcase
end
end
assign AN = assist_AN;
assign ind = assist_ind;
endmodule
</pre>
--[[Участник:Belyanushkin|Belyanushkin]] ([[Обсуждение участника:Belyanushkin|обсуждение]]) 00:20, 25 ноября 2014 (MSK)

Файл:Схема счетчика.jpg

2014-11-24T19:53:32Z

Belyanushkin: MsUpload

MsUpload