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NMPSM3軟處理器

NMPSM3概述在UCSC擴(kuò)展學(xué)院上了第一門(mén)FPGA課后，我對(duì)這些設(shè)備為普通人提供的功能感到驚訝，我決定更深入地研究它們。我最終意識(shí)到我有足夠的邏輯設(shè)計(jì)知識(shí)，可以構(gòu)建自己的簡(jiǎn)單處理器。在了解了KCPSM（nanoblaze）之后，我開(kāi)始構(gòu)建自己的處理器，并將其稱為NMPSM（Nick Mikstas可編程狀態(tài)機(jī)）。我花了三遍迭代才能制作出功能全面的處理器，因此命名為NMPSM3。即使NMPSM3受到nanoblaze IO方案的啟發(fā)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)也完全不同。NMPSM3是具有四個(gè)獨(dú)立中斷和一個(gè)復(fù)位的16位處
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用FPGA實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字濾波器

FPGA濾波器實(shí)施概述本篇部分內(nèi)容來(lái)自網(wǎng)站FPGA濾波器實(shí)現(xiàn)的一些項(xiàng)目，源于一位在校學(xué)生的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)- 了解并在FPGA上實(shí)現(xiàn)幾種類型的數(shù)字濾波器器，設(shè)計(jì)的所有濾波器均為15階濾波器，并使用16位定點(diǎn)數(shù)學(xué)運(yùn)算，該學(xué)生有一篇PPT可供參考：FPGA濾波器實(shí)現(xiàn)研究項(xiàng)目期間創(chuàng)建的Verilog源文件如下。FIR濾波器FIR濾波器是四個(gè)濾波器中最簡(jiǎn)單、最快的，它利用了預(yù)加器的對(duì)稱性，而且使用加法器樹(shù)來(lái)最小化組合路徑延遲。FIR_Filter.v`define FILT_LENGTH 16&nb
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Verilog HDL基礎(chǔ)知識(shí)9之代碼規(guī)范示例

2.Verilog HDL 代碼規(guī)范模板示例//******************************************************** // // Copyright(c)2016, ECBC // All rights reserved // // File name
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Verilog HDL基礎(chǔ)知識(shí)9之代碼規(guī)范

1.RTL CODE 規(guī)范1.1標(biāo)準(zhǔn)的文件頭在每一個(gè)版塊的開(kāi)頭一定要使用統(tǒng)一的文件頭，其中包括作者名，模塊名，創(chuàng)建日期，概要，更改記錄，版權(quán)等必要信息。統(tǒng)一使用以下的文件頭：其中*為必需的項(xiàng)目//******************************************************** // // Copyright(c)2016, ECBC // All rights&nbs
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Verilog HDL基礎(chǔ)知識(shí)8之綜合語(yǔ)句

可綜合語(yǔ)句1.要保證Verilog HDL賦值語(yǔ)句的可綜合性，在建模時(shí)應(yīng)注意以下要點(diǎn)：2.不使用initial。3.不使用#10。4.不使用循環(huán)次數(shù)不確定的循環(huán)語(yǔ)句，如forever、while等。5.不使用用戶自定義原語(yǔ)（UDP元件）。6.盡量使用同步方式設(shè)計(jì)電路。7.除非是關(guān)鍵路徑的設(shè)計(jì)，一般不采用調(diào)用門(mén)級(jí)元件來(lái)描述設(shè)計(jì)的方法，建議采用行為語(yǔ)句來(lái)完成設(shè)計(jì)。8.用always過(guò)程塊描述組合邏輯，應(yīng)在敏感信號(hào)列表中列出所有的輸入信號(hào)。9.所有的內(nèi)部寄存器都應(yīng)該能夠被復(fù)位，在使用FPGA實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量使
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Verilog HDL基礎(chǔ)知識(shí)7之模塊例化

Verilog使用模塊（module）的概念來(lái)代表一個(gè)基本的功能塊。一個(gè)模塊可以是一個(gè)元件，也可以是低層次模塊的組合。常用的設(shè)計(jì)方法是使用元件構(gòu)建在設(shè)計(jì)中多個(gè)地方使用的功能塊，以便進(jìn)行代碼重用。模塊通過(guò)接口（輸入和輸出）被高層的模塊調(diào)用，但隱藏了內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。這樣就使得設(shè)計(jì)者可以方便地對(duì)某個(gè)模塊進(jìn)行修改，而不影響設(shè)計(jì)的其他部分。在verilog中，模塊聲明由關(guān)鍵字module開(kāi)始，關(guān)鍵字endmodule則必須出現(xiàn)在模塊定義的結(jié)尾。每個(gè)模塊必須具有一個(gè)模塊名，由它唯一地標(biāo)識(shí)這個(gè)模塊。模塊的端口列表則描述
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Verilog HDL基礎(chǔ)知識(shí)6之語(yǔ)法結(jié)構(gòu)

雖然 Verilog 硬件描述語(yǔ)言有很完整的語(yǔ)法結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)，這些語(yǔ)法結(jié)構(gòu)的應(yīng)用給設(shè)計(jì)描述帶來(lái)很多方便。但是 Verilog是描述硬件電路的，它是建立在硬件電路的基礎(chǔ)上的。有些語(yǔ)法結(jié)構(gòu)是不能與實(shí)際硬件電路對(duì)應(yīng)起來(lái)的，比如 for 循環(huán)，它是不能映射成實(shí)際的硬件電路的，因此，Verilog 硬件描述語(yǔ)言分為可綜合和不可綜合語(yǔ)言。下面我們就來(lái)簡(jiǎn)單的介紹一下可綜合與不可綜合。(1) 所謂可綜合，就是我們編寫(xiě)的Verilog代碼能夠被綜合器轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電路結(jié)構(gòu)。因此，我們常用可綜合語(yǔ)句來(lái)描述數(shù)字硬件電路。(2) 所
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Verilog HDL基礎(chǔ)知識(shí)4之阻塞賦值 & 非阻塞賦值

阻塞賦值語(yǔ)句串行塊語(yǔ)句中的阻塞賦值語(yǔ)句按順序執(zhí)行，它不會(huì)阻塞其后并行塊中語(yǔ)句的執(zhí)行。阻塞賦值語(yǔ)句使用“=”作為賦值符。例子阻塞賦值語(yǔ)句 reg x, y, z; reg [15:0] reg_a, reg_b; integer count; // 所有行為語(yǔ)句必須放在 initial 或 always 塊內(nèi)部 initial begin x
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Verilog HDL基礎(chǔ)知識(shí)4之wire & reg

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)硬件描述語(yǔ)言有兩種用途：1、仿真，2、綜合。對(duì)于wire和reg，也要從這兩個(gè)角度來(lái)考慮。\從仿真的角度來(lái)說(shuō)，HDL語(yǔ)言面對(duì)的是編譯器（如Modelsim等），相當(dāng)于軟件思路。這時(shí)： wire對(duì)應(yīng)于連續(xù)賦值，如assignreg對(duì)應(yīng)于過(guò)程賦值，如always，initial\從綜合的角度來(lái)說(shuō)，HDL語(yǔ)言面對(duì)的是綜合器（如DC等），要從電路的角度來(lái)考慮。這時(shí)：1、wire型的變量綜合出來(lái)一般是一根導(dǎo)線；2、reg變量在always塊中有兩種情況：(1)、always后的敏感表中是（a or b
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Verilog HDL基礎(chǔ)知識(shí)3之抽象級(jí)別

Verilog可以在三種抽象級(jí)別上進(jìn)行描述：行為級(jí)模型、RTL級(jí)模型和門(mén)級(jí)模型。行為級(jí)（behavior level）模型的特點(diǎn)如下。1、它是比較高級(jí)的模型，主要用于testbench。2、它著重于系統(tǒng)行為和算法描述，不在于系統(tǒng)的電路實(shí)現(xiàn)。3、它不可以綜合出門(mén)級(jí)模型。4、它的功能描述主要采用高級(jí)語(yǔ)言結(jié)構(gòu)，如module、always、initial、fork/join/task、function、for、repeat、while、wait、event、if、case、@等。RTL級(jí)（register tr
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Verilog HDL基礎(chǔ)知識(shí)2之運(yùn)算符

Verilog HDL 運(yùn)算符介紹算術(shù)運(yùn)算符首先我們介紹的是算術(shù)運(yùn)算符，所謂算術(shù)邏輯運(yùn)算符就是我們常說(shuō)的加、減、乘、除等，這類運(yùn)算符的抽象層級(jí)較高，從數(shù)字邏輯電路實(shí)現(xiàn)上來(lái)看，它們都是基于與、或、非等基礎(chǔ)門(mén)邏輯組合實(shí)現(xiàn)的，如下。/是除法運(yùn)算，在做整數(shù)除時(shí)向零方向舍去小數(shù)部分。%是取模運(yùn)算，只可用于整數(shù)運(yùn)算，而其他操作符既可用于整數(shù)運(yùn)算，也可用于實(shí)數(shù)運(yùn)算。例子：我們?cè)谏蓵r(shí)鐘的時(shí)候，必須需選擇合適的timescale和precision。當(dāng)我們使用“PERIOD/2”計(jì)算延遲的時(shí)候，必須保證除法不會(huì)舍棄小數(shù)部
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Verilog HDL簡(jiǎn)介&基礎(chǔ)知識(shí)1

Verilog 是 Verilog HDL 的簡(jiǎn)稱，Verilog HDL 是一種硬件描述語(yǔ)言（HDL：Hardware Description Language），硬件描述語(yǔ)言是電子系統(tǒng)硬件行為描述、結(jié)構(gòu)描述、數(shù)據(jù)流描述的語(yǔ)言。利用這種語(yǔ)言，數(shù)字電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可以從頂層到底層（從抽象到具體）逐層描述自己的設(shè)計(jì)思想，用一系列分層次的模塊來(lái)表示極其復(fù)雜的數(shù)字系統(tǒng)。然后，利用電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA)工具，逐層進(jìn)行仿真驗(yàn)證，再把其中需要變?yōu)閷?shí)際電路的模塊組合，經(jīng)過(guò)自動(dòng)綜合工具轉(zhuǎn)換到門(mén)級(jí)電路網(wǎng)表。接下去，再用專用
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使用Verilog來(lái)編程FPGA

FPGA是依賴數(shù)字邏輯的數(shù)字器件，計(jì)算機(jī)硬件使用的是數(shù)字邏輯，每一個(gè)計(jì)算，屏幕上每一個(gè)像素的呈現(xiàn)，音樂(lè)軌的每一個(gè)note都是使用數(shù)字邏輯構(gòu)成的功能塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的。雖然多數(shù)時(shí)候，數(shù)字邏輯是抽象的數(shù)學(xué)概念，而不是物理電子，邏輯門(mén)以及其它的數(shù)字邏輯器件則是由刻蝕在集成電路上的晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于FPGA來(lái)講，可以通過(guò)繪制邏輯門(mén)構(gòu)成的電路，將這些門(mén)映射到FPGA的通用門(mén)上，并將它們連接起來(lái)以實(shí)現(xiàn)你設(shè)想的邏輯設(shè)計(jì)。另外一種方式是，使用Verilog（或其它的）硬件描述語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯。你依然可以購(gòu)買(mǎi)能夠?qū)崿F(xiàn)小數(shù)量邏
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Altera MAX10: 3-8譯碼器

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)里我們將學(xué)習(xí)如何用Verilog來(lái)實(shí)現(xiàn)組合邏輯。====硬件說(shuō)明====組合邏輯電路是數(shù)字電路的重要部分，電路的輸出只與輸入的當(dāng)前狀態(tài)相關(guān)的邏輯電路，常見(jiàn)的有選擇器、比較器、譯碼器、編碼器、編碼轉(zhuǎn)換等等。在本實(shí)驗(yàn)里以最常見(jiàn)的3-8譯碼器為例說(shuō)明如何用Verilog實(shí)現(xiàn)。3-8譯碼器的真值表如下：從前面的實(shí)驗(yàn)可以知道，當(dāng)FPGA輸出信號(hào)到LED為高電平時(shí)LED熄滅，反之LED變亮。同時(shí)我們可以以開(kāi)關(guān)的信號(hào)模擬3-8譯碼器的輸入，這樣控制開(kāi)關(guān)我們就能控制特定的LED變亮。====Verilog代碼=
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Lattice MXO2: 3-8譯碼器

在這個(gè)實(shí)驗(yàn)里我們將學(xué)習(xí)如何用Verilog來(lái)實(shí)現(xiàn)組合邏輯。硬件說(shuō)明組合邏輯電路是數(shù)字電路的重要部分，電路的輸出只與輸入的當(dāng)前狀態(tài)相關(guān)的邏輯電路，常見(jiàn)的有選擇器、比較器、譯碼器、編碼器、編碼轉(zhuǎn)換等等。在本實(shí)驗(yàn)里以最常見(jiàn)的3-8譯碼器為例說(shuō)明如何用Verilog實(shí)現(xiàn)。3-8譯碼器的真值表如下：從前面的實(shí)驗(yàn)可以知道，當(dāng)FPGA輸出信號(hào)到LED為高電平時(shí)LED熄滅，反之LED變亮。同時(shí)我們可以以開(kāi)關(guān)的信號(hào)模擬3-8譯碼器的輸入，這樣控制開(kāi)關(guān)我們就能控制特定的LED變亮。Verilog代碼// *****
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