Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Хабр доступен 24/7 благодаря поддержке друзей
Комментарии 34
Рад, что мои статьи как-то влияют на то, что делают другие люди)
Вы заморочились (в хорошем смысле этого слова) с игрой намного больше, чем я, когда делал тетрис)
Удачи в освоении разработки под FPGA!
Вы заморочились (в хорошем смысле этого слова) с игрой намного больше, чем я, когда делал тетрис)
Удачи в освоении разработки под FPGA!
Это круто. У меня тоже на плате есть VGA выход, но к сожалению больше нет мониторов, которые поддерживают VGA :)
За пару недель такое?
Завидую!
Завидую!
Спасибо за мотивацию :)
Нельзя просто взять и записать что-либо в регистр в разных местах кода, если компилятор не может четко обозначить условия: при таких — пишем это, при таких — это. Почему так происходит понятно — вход на запись у регистра один и нельзя подать 2 сигнала без какой-либо логики на один вход.
Я Вам больше скажу. Если Вы пишете на Verilog (просто я из статьи не понял — пишете Вы C с трансляцией в Verilog, или прямо на Verilog) — то нельзя присваивать один и тот же регистр в разных «Always» — потому что трансляторы разных производителей понимают такие вещи по разному.
Неправильно:
always @(posedge CLK) if (A) reg <= B;
always @(posedge CLK) if (A1) reg <= B1;
Правильно:
always @(posedge CKJ)
if (A) reg <= B;
else if (A1) reg <= B1;
Я использовал systemverilog из-за возможности использовать структуры и logic. Кстати, был еще один момент, когда я сумел в разных модулях изменить значения одних регистров, причем я не понял как это прокатило. Разбор этой ситуации отложил на потом
Ну глобально тут полезно понимать что происходит с логикой при тех или иных условиях. В частности если взять тот кусок кода, который я пометил как «правильный» то синтезатор сделает следующее.
1. Создаст D-триггер, на вход D которого придет некое значение — MUX.
2. Значение MUX будет получаться из мультиплексора, и будет выбираться из двух ( B или B1) в зависимости от входного сигнала SEL. Например SEL=0 выбирает B, а SEL=1 выбирает B1
3. SEL при этом будет определяться как: SEL = NOT(A).
4. На вход CE (clock enable) будет при этом приходить условие определяемое следующим образом:
CE = A | NOT(A) & A1.
Обратитет внимание что в пункте 4 для срабатывания по условию A1 важно выполнение условия NOT(A).
Если код построен так, что NOT(A) не проверяется при выборе A1 — то такое присваивание будет работать непредсказуемо.
1. Создаст D-триггер, на вход D которого придет некое значение — MUX.
2. Значение MUX будет получаться из мультиплексора, и будет выбираться из двух ( B или B1) в зависимости от входного сигнала SEL. Например SEL=0 выбирает B, а SEL=1 выбирает B1
3. SEL при этом будет определяться как: SEL = NOT(A).
4. На вход CE (clock enable) будет при этом приходить условие определяемое следующим образом:
CE = A | NOT(A) & A1.
Обратитет внимание что в пункте 4 для срабатывания по условию A1 важно выполнение условия NOT(A).
Если код построен так, что NOT(A) не проверяется при выборе A1 — то такое присваивание будет работать непредсказуемо.
А еще очень полезен опыт проектирования логических схем. Я, имея богатый опыт построения цифровых схем, очень быстро «въехал» во все тонкости описания «железа» в коде. И даже переключил свое сознание в этом направлении на синхронный дизайн: из-за особенности архитектуры ПЛИС в целом (не важно, CPLD это или FPGA), комбинаторика тут работает непредсказуемо из-за непредвиденных задержек сигнала, вносимых путями сигналов, которые образуются после принятия решения фиттером куда что положить в кристалле. Так что, иногда для некоторых магия: почему один и тот же код работает по разному на CPLD/FPGA разной архитектуры.
А в целом, воплотилась моя мечта детства: менять цифровую схему без паяльника! Жаль, что позволить себе такие средства я смог лишь 20 лет спустя…
А в целом, воплотилась моя мечта детства: менять цифровую схему без паяльника! Жаль, что позволить себе такие средства я смог лишь 20 лет спустя…
У меня та же история, в 80-х я в глаза ни разу не видел компьютер, но умел что-то примитивное создавать на логических элементах. Помню даже случай, когда на триггер не хватало несколько копеек и я впервые в жизни у прохожего попросил их, тот чтобы убедиться, что я не попрошайка, пошел со мной в магазин и я при нем купил микросхему) Потом в приложении к Юному Технику появилась схема компьютера и в месте с ней у меня мечта его собрать. Ну в принципе, будет время — осуществлю мечту в FPGA)
А я уже воплотил на россыпухе. Теперь тоже пилю помалу SoC на CPLD.
И даже переключил свое сознание в этом направлении на синхронный дизайн: из-за особенности архитектуры ПЛИС в целом (не важно, CPLD это или FPGA), комбинаторика тут работает непредсказуемо из-за непредвиденных задержек сигнала, вносимых путями сигналов, которые образуются после принятия решения фиттером куда что положить в кристалле.
Эту непредсказуемость можно контролировать путем задания ограничений на Propagation Delay. Но мое мнение таково — если в дизайне есть ограничения на асинхронные пути (или полная крайность — задание правил LOC — координаты в ПЛИС, для LUT и регистров) — то этот дизайн плохой. Это из той же оперы что при проектировании схемы полагаться на характеристики транзисторов. Не в том смысле что их оценивать, а в том что шаг вправо, шаг влево — и схема отваливается.
В общем — больше регистров хороших и годных.
Можно даже руками колдовать над Chip Planner'ом, но это не будет правильным мышлением, верно? В пределах конкретного проекта это может быть необходимо, но не должно быть правилом. И конечно, для контроля смотрим в TimeQuest (тут я все буду говорить от имени Altera, но это вроде справедливо и для других производителей), который попытается предсказать на основе введенных параметров работоспособность дизайна на заданной частоте.
Мое мнение таково: это как с компиляторами языков программирования, есть разные твики на параметры и степени оптимизаций, но окончательное решение должен принимать человек. А для этого нужно как минимум знать предмет, а не только сам язык HDL.
И таки да, есть куча примеров когда в серийном производстве полагаются именно на конкретные характеристики конкретных элементов на кристалле. Для этого их даже делают изменяемыми после создания кристалла (например, для подрезки лазером). Тоже плохой дизайн?
Мое мнение таково: это как с компиляторами языков программирования, есть разные твики на параметры и степени оптимизаций, но окончательное решение должен принимать человек. А для этого нужно как минимум знать предмет, а не только сам язык HDL.
И таки да, есть куча примеров когда в серийном производстве полагаются именно на конкретные характеристики конкретных элементов на кристалле. Для этого их даже делают изменяемыми после создания кристалла (например, для подрезки лазером). Тоже плохой дизайн?
Ну живой пример из практики. У меня просто много знакомых которые чрезмерно увлекаются асинхронным дизайном, клоканьем регистров не штатным клоком и прочими такими делами.
Человек полгода писал ПЛИС. Код абсолютно дурной — чесслово, я бы писал совсем по другому. Констрейнов там на 1000 строк. Добрая половина их них — указание САПРу игнорить те или иные пути, и обконстренйенные в хлам ансихронные пути. Утилизация небольшая — менее 40% (к слову я набивал FPGA под 85% по LUT) Утрамбовалось, BIST прошло. Через полгода эксплуатации заказчик выявил баг. Простой — исправить, как два пальца — с логической точки зрения. Исправляют уже третий месяц — у них BIST не проходит теперь. Разъехалась логика где-то.
Хороший дизайн можно модифицировать с минимальными затратами времени. Идеальный (на мой взгляд) дизайн не требует констрейнов вообще (окромя задания пинов и частоты клока естсественно)
Человек полгода писал ПЛИС. Код абсолютно дурной — чесслово, я бы писал совсем по другому. Констрейнов там на 1000 строк. Добрая половина их них — указание САПРу игнорить те или иные пути, и обконстренйенные в хлам ансихронные пути. Утилизация небольшая — менее 40% (к слову я набивал FPGA под 85% по LUT) Утрамбовалось, BIST прошло. Через полгода эксплуатации заказчик выявил баг. Простой — исправить, как два пальца — с логической точки зрения. Исправляют уже третий месяц — у них BIST не проходит теперь. Разъехалась логика где-то.
Хороший дизайн можно модифицировать с минимальными затратами времени. Идеальный (на мой взгляд) дизайн не требует констрейнов вообще (окромя задания пинов и частоты клока естсественно)
Вот например у студентов часто встречаю такие конструкции:
Результатом будет полный треш
Объяснить почему?
Или такое
Тоже очень прикольные вещи происходят в такой конструкции
always @(posedge CLK1 or posedge CLK2)
reg <= value
Результатом будет полный треш
Объяснить почему?
Или такое
always @(posedge CLK1)
reg1 <= A
always @(posedge CLK2)
reg2 <= A
Тоже очень прикольные вещи происходят в такой конструкции
Я так не делаю. :) И да, я задаю только клок и пины. А после пытаюсь избавиться от всех (ну или большинства) варнингов.
Меня просто периодически просят внести какие-то изменения в чей-то код. Поставщик таких задач — компания в которой много
— студентов
— представителей «старой школы»
типичный ВПК короче
И я каждый раз за голову хватаюсь — там такого добра валом.
Часто просто приходится заново переписывать куски кода.
— студентов
— представителей «старой школы»
типичный ВПК короче
И я каждый раз за голову хватаюсь — там такого добра валом.
Часто просто приходится заново переписывать куски кода.
И да, я задаю только клок и пины. А после пытаюсь избавиться от всех (ну или большинства) варнингов.
Единственно что я делаю в плане геолокации вентилей в ПЛИС — я задаю регионы. Потому что основная масса продуктов которые пишу — это законченные переносимые IP блоки. Поэтому как-то «красивее» что-ли когда IP занимает какой-то определенный кадратик в кристалле.
always @(posedge CLK1)
reg1 <= A
always @(posedge CLK2)
reg2 <= A
А что тут не так, объясните пожалуйста
Зависит от того что там дальше. Ну для определенности давайте возьмем ситуацию когда сигнал «A» синхронизирован с частотой CLK1 и асинхронен по отношению к частоте CLK2.
В этом случае reg1 отработает корректно, а вот на выходе reg2 возможно возникновение метастабильного состояния. Метастабильное состояние характеризуется тем, что фронт сигнала затянут — не просто завален/сглажен — а он буквально размазан во времени Причем даже возможно за период частоты сигнал так и не установится. Дальше представьте что значение reg2 у Вас участвует в логике в нескольких частях схемы и Вы предполагаете что на входе всех компонентов в отдельно взятый момент времени он имеет одно и то же значение. Однако в случае вознкновения метастабильного состояния — какие-то блоки увидят на входе 0, а какие-то 1. И вся логика работы Вашей схемы слетит. Причем слетать оно будет всегда по-разному. Печально здесь то — что никакие констрейны на тайминг эту ситуацию Вам не накроют. И САПР на тайминги ругаться не будет. Он проглотит.
В результате, когда к Вам попадает чужой дизайн, который почему-то дает плавающие отказы (причем всегда разные) — и Вы не ожидаете там таких конструкций — дебажить Вы его будете очень долго.
В этом случае reg1 отработает корректно, а вот на выходе reg2 возможно возникновение метастабильного состояния. Метастабильное состояние характеризуется тем, что фронт сигнала затянут — не просто завален/сглажен — а он буквально размазан во времени Причем даже возможно за период частоты сигнал так и не установится. Дальше представьте что значение reg2 у Вас участвует в логике в нескольких частях схемы и Вы предполагаете что на входе всех компонентов в отдельно взятый момент времени он имеет одно и то же значение. Однако в случае вознкновения метастабильного состояния — какие-то блоки увидят на входе 0, а какие-то 1. И вся логика работы Вашей схемы слетит. Причем слетать оно будет всегда по-разному. Печально здесь то — что никакие констрейны на тайминг эту ситуацию Вам не накроют. И САПР на тайминги ругаться не будет. Он проглотит.
В результате, когда к Вам попадает чужой дизайн, который почему-то дает плавающие отказы (причем всегда разные) — и Вы не ожидаете там таких конструкций — дебажить Вы его будете очень долго.
Ну, т/е конструкция сама по себе ок, только зависит от интеграции с другими частями системы, мне это важно знать ибо я испугался «может чего-то не понимаю». А так да, про метастабильное состояние я читал и сразу понял, что пример будет с ним)
Ну это самое адовое что может быть в ПЛИС — поэтому раз уж мы говорим о косяках — я не преминул привести этот пример.
Лечится переходом через 2-3 регистра.
Но лечить такое в уже готовом дизайне — треш. Потому что 2-3 регистровых стадии кардинально меняют всю логику. То есть переписывать приходится все.
Лечится переходом через 2-3 регистра.
Но лечить такое в уже готовом дизайне — треш. Потому что 2-3 регистровых стадии кардинально меняют всю логику. То есть переписывать приходится все.
Забыл добавить, скорее всего синтезатор соберет цепочку мультиплексоров, в ближнем будет выбор между B и вторым мультиплексором по признаку А, а во втором между В1 и выходом триггера по значению А1.
Ну вот, я прав (извиняюсь за лишнее: встроил тест в рабочий проект):
Синхронный дизайн. Здесь латчи и комбинаторика как GoTo в ЯВУ. Так что повторюсь: знание и опыт проектирования логических схем очень помогает, ведь в итоге именно их вы и получаете.
Ну вот, я прав (извиняюсь за лишнее: встроил тест в рабочий проект):
Синхронный дизайн. Здесь латчи и комбинаторика как GoTo в ЯВУ. Так что повторюсь: знание и опыт проектирования логических схем очень помогает, ведь в итоге именно их вы и получаете.
А можно ссылку на используемую плату?
По поводу видеовыхода, а шим не?
Так шим предусматривает, что на выходе импульсы будут сглажены. Если предположить, что это сделает сам монитор, то в принципе можно на обратном фронте синхроимпульса убирать сигнал, получится примитивный шим на 3 значения, т.е. получу 27 цветов вместо 8. В принципе, попробовать можно. Более продвинутый шим программно получить только увеличением частоты — хз как китайская железяка к этому отнесется. Сейчас итак там 108Мгц
Ну дык, 4 циклон вещь очень хорошая, на 3м, на 3500ЛЕ делается спектрум 128, делали так же ПАЛ кодер, там вообще шим на шим умножается, http://zx-pk.ru/threads/9342-plis-i-vsjo-chto-s-nimi-svyazano.html куча полезного, простым языком по VHDL.
>Если предположить, что это сделает сам монитор
Ну емкость то у ВГА входа, какая-то, но должна быть, ну или в схеме на выходе, китайцы ж не думали, что ВГА это 8 цветов :-)
>Если предположить, что это сделает сам монитор
Ну емкость то у ВГА входа, какая-то, но должна быть, ну или в схеме на выходе, китайцы ж не думали, что ВГА это 8 цветов :-)
Так шим предусматривает, что на выходе импульсы будут сглажены
Я никогда не работал с Альтерой, но по аналогии с Xilinx могу предположить, что там можно регулировать slew-rate выводов. Если если можно — ставьте самый низкий. Вариация на тему — может называться Drive Strength. И будут Вам заваленные фронты.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
River Raid на FPGA