4bitカウンタ回路のボードによる実装方法の検討

実現したいこと

今回、こちらのサイトを参照して、4ビットカウンタをXILINX社のPYNQ-Z1を使って実装を試みています。

発生している問題

実際に、IPインテグレーターによるシステム構築を行い、ボード上で実装してみました。
初期状態で４つのLEDが光っていましたが、Jupyter notebookで実行したところすべてのLEDが消えてしまいました。

該当のソースコード

４ビットカウンタ回路のプログラム

Verilig
1module counter (
2    input  wire  CLK, RST,
3    output reg [3:0] COUNT);
4
5    always @(posedge CLK or posedge RST) begin
6        if (RST) begin
7            COUNT <= 4'h0;
8        end else begin
9            COUNT <= COUNT + 4'h1;
10        end
11    end
12endmodule

テストベンチ

SystemVerilog
1`timescale 1ns / 1ns
2
3module counter_test();
4    parameter STEP = 10;
5
6    logic CLK;
7    initial begin
8        CLK = 1;
9        forever #(STEP/2) CLK = ~CLK;
10    end
11    
12    logic RST;
13    initial begin
14        RST =0;
15        #(2)  RST = 1;
16        #(12) RST = 0;
17    end
18    
19    logic [3:0] out;
20    counter cnt(.CLK(CLK), .RST(RST), .COUNT(out));
21    
22    initial begin
23        $monitor($time, " count=%b", out);
24        #(STEP*20) $finish;
25    end
26endmodule
27

シミュレーション図

試したこと

FPGAのPL部分の動作周波数はデフォサイトルトで100MHzということで、超高速でLチカを行いっているのではないかと思いました。
この問題を改善するために調べていたところこちらのサイトを見つけました。
待ち時間を表す入力（CDIV）を入れてあげることで、jupyter bookでIPコアであるAXI GPIOにアクセスして、CDIVの値を書き換えてあげれば、実装時にLチカを確認することができると思いました。

しかし、CDIVを４bitカウンタ回路のプログラムにどのように組み込ませればよいかがわかりません。
ご教授お願いいたします。

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

Windows１１

使用したボード：PYNQ-Z1

行動規範の内容に同意します

回答2件

ベストアンサー

CDIVから0まで数えるカウンタを用意し、
もとのカウンタはこのカウンタが0のときにカウントアップするようにします

というか参考にしているというサイトにそう書いてあります。

回路の中身は、カウンタ2つとデコーダを組み合わせることで作れそうです。ナイトライダー回路の内部構造を上図に示します (リセット入力は省略しています)。
第1のカウンタは、待ち時間 CDIV まで数えたかどうかを判断する、CDIV 進のカウンタです。第2のカウンタは、左端の LED が点灯した時を 0 として、何回 LED が切り替わったかを数えます。左端の LED が最初に点灯してからもう1度点灯するまでの間には6回の LED 切り替えが必要ですから、第2のカウンタは6進カウンタとなります。カウンタ1が最後まで数え終わる (TC; Terminal Count) と、カウンタ2が有効 (EN; ENable) となりインクリメントされます。最後に、カウンタ2の値 (C; Count) を、デコーダ回路でLED の点灯/消灯に変換すれば完成です。
以上を Verilog HDL で記述すると、以下のソースコードが得られます。

投稿2022/06/04 21:08

編集2022/06/06 02:51