5.8 KiB
Проверка работы полного 32-битного сумматора в ПЛИС
После того, как вы создали проверили на моделировании 32-разрядный сумматор, вам необходимо проверить его работу на прототипе в ПЛИС.
Для этого вам потребуется модуль верхнего уровня nexys_adder.sv, который позволяет связать вашу логику с периферией, расположенной на плате Nexys-A7. Для его подключения, скачайте и добавьте файл в проект, либо скопируйте содержимое в новый .sv файл вашего проекта. В окне Sources нажмите на него ПКМ и выберите Set as Top, после чего в иерархии он станет главным (название главного модуля выделено жирным шрифтом).
Для того, чтобы входы и выходы этого модуля были соединены с нужными входами и выходами ПЛИС, нужно в проекте выбрать Add or create constraints и подключить файл nexys_a7_100t.xdc. На рис. 1 представлен пример иерархии проекта, готовой к созданию битстрима (двоичного файла, предназначенного для конфигурации ПЛИС таким образом, чтобы она воспроизводила логику описанного вами модуля).
Рисунок 1. Пример иерархии проекта с модулем верхнего уровня nexys_adder.
После этого наше устройство будет выглядеть, как представлено на рис. 2:
Рисунок 2. Структурная схема модуля nexys_adder.
Модуль nexys_adder позволяет подавать данные с переключателей на входы a_i, b_i, а так же передавать входной бит переноса с помощью кнопки BTND.
Переключатели делятся пополам между операндами a_i, b_i (переключатели sw[7:0] относятся к операнду b_i, переключатели sw[15:8] относятся к операнду a_i). Так как переключателей всего 16, каждому операнду достается только по 8. Таким образом, с переключателей можно ввести 8 младших бит каждого из операнда.
Старшие биты дополняются нулями, это значит что на нашем прототипе можно складывать числа в диапазоне [0:255] (плюс можно прибавлять входной бит переноса), а значит диапазон результатов будет [0:511].
Семисегментные индикаторы отображают на левом блоке значение операндов a_i и b_i в шестнадцатеричном формате, а на правом — результат сложения. Светодиоды, расположенные над переключателями, дублируют сумму, представляя ее в двоичном формате.
На рисунке 3 показано сложение (A=0x48) + (B=0x18) == 0x60 при нулевом входном преносе (нулевом, тк не нажата кнопка BTND aka сигнал Pin)
Рисунок 3. Использование сумматора для вычисления выражения 0x48 + 0x18 в ПЛИС
Для прошивки ПЛИС подключите утройство через USB, включите питание переключателем, выполните синтез и имплементацию вашего дизайна и сгенерируйте битстрим. Если на этом этапе у вас возникают ошибки, постарайтесь ее исправить с помощью инструкции по работе с ошибками синтеза. После этого выберите в левом меню Open Target - Auto Connect, затем Program Device и ваше устройство прошьется. Процедура запуска генерации битстрима показана на рисунке 4, а прошивка сгенерированного битстрима в ПЛИС - на рисунке 5.
Рисунок 4. Генерация битстрима
Рисунок 5. Прошивка битстрима в ПЛИС
Попробуйте выставить на переключателях различные слагаемые, убедитесь, что все работает исправно и сдавайте работу.