理論より実践！ FPGA開発をスタートしよう：触って学ぼう FPGA開発入門（1）（3/3 ページ）

[鳥海佳孝 設計アナリスト，＠IT MONOist]

プログラムの修正と反映

ソースを変更してみよう

　次は、リスト1のプログラムを少し修正してみましょう。

　変更後の仕様は、「スイッチが何も押されていない（000）ときは右端の赤色LEDが点灯し、スイッチがすべて押されている（111）ときは左端の赤色LEDが点灯する」です。

　ソースを修正する前に、リスト1の動作のポイントをおさらいしておきましょう。

• FPGAボード上のスイッチ入力が負論理（「0」でスイッチがON）になっている
• FPGAボード上の赤色LED出力が負論理（「0」を出力すると赤色LEDが点灯）になっている

　上記のポイントを考慮して、リスト1を変更します。今回は特に詳しく説明はしませんが、入力のA、B、Cと出力の8bitのYをそれぞれ反転させればよいのです。Verilog-HDLでの反転の演算子は「~」です。これを使用して修正します。

　ISE WebPACK上でdec.vをリスト2のように書き換えて、上書き保存（［Ctrl］＋［S］キー）します。

1  module DECODER(A,B,C,Y);
2  input A,B,C;
3  output [7:0] Y;
4  reg [7:0] Y;
5  
6  always @(A or B or C)
7  begin
8     case(~{A,B,C})
9             3'b000:Y=~(8'b00000001);
10            3'b001:Y=~(8'b00000010);
11            3'b010:Y=~(8'b00000100);
12            3'b011:Y=~(8'b00001000);
13            3'b100:Y=~(8'b00010000);
14            3'b101:Y=~(8'b00100000);
15            3'b110:Y=~(8'b01000000);
16            3'b111:Y=~(8'b10000000);
17            default:Y=8'bxxxxxxxx;
18    endcase
19 end
20 endmodule

リスト2　変更を加えた「3入力8出力のデコーダ」のVerilog-HDLソース

　ソースを修正すると、画面左の［Processes］ツリーにある「Synthesize - XST」「Implement Design」「Generate Programming File」にオレンジの「？」マークが表示されます。これはソースファイルがアップデートされたことを示すので、再びFPGAデータの生成を行う必要があります。

画面6　ソースファイルがアップデータされたときの様子

　それでは、もう一度「配置配線」「FPGAのデータ生成」を行いましょう。画面左の［Sources］ツリーにある「DECODER（dec.v）」を選択し、同じく画面左の［Process］ツリーにある「Generate Programming File」を右クリックして［Run］を実行します（注）。

※注：

「論理合成」も自動的に実行してくれます。

　正常終了したらBitCfgを起動して、FPGAデータをボードにダウンロードしてください。

　さて、今度はいかがでしょうか？ スイッチが何も押されていないときには、右端の赤色LEDだけが点灯し、スイッチがすべて押されているときには左端のLEDだけが点灯しているはずです。スイッチの押し方は全部で8通りありますので、一通りボード上で動作を確認してみましょう。

　このようにHDLを使用すると、入力や出力の反転程度の変更であれば非常に簡単に行えます。これを回路図で行うと、入力3bitと出力8bitのすべてに反転素子を置く必要があり、修正が非常に面倒です。この修正変更の容易さは、HDLで設計するメリットの1つであるといえます。また、回路修正をした場合にその変更をすぐに回路に反映できる点がFPGAの一番の特長といえます。

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　いかがでしたでしょうか？ 今回は肩慣らしということで、詳しい説明抜きにFPGAボードに回路を作成する手順を紹介しました。この先の連載では、もう少し詳しくFPGAの中身やVerilog-HDLの文法的な要素を解説していきたいと思います。

　次回は、「7セグメントLEDを使った回路作成」を中心にVerilog-HDLについても解説する予定です。（次回に続く）

写真3　7セグメントLED