Compléter l’architecture

Ouvrez le fichier CoCiNum/src/vhdl/Exercices/Dimmer/Dimmer.vhd :

cd $HOME/CoCiNum/src/vhdl/Exercices/Dimmer
gedit Dimmer.vhd &

L’entité Dimmer possède les ports suivants :

En vous inspirant de l’entité NumberOfSwitchesUp, ajoutez un processus qui compte le nombre d’interrupteurs à l’état haut et range le résultat dans un signal count.

La commande des LED suivra le principe de la modulation en densité d’impulsion (PDM). Il s’agit d’une technique de conversion numérique-analogique simple qui produit ue séquence d’impulsions sur un signal logique en respectant une certaine proportion de '0' et de '1'. Dans cet exercice, count est un entier compris entre 0 et 16. L’allumage des LED respectera alors les règles suivantes :

• Si count vaut 0, les LED seront toujours éteintes.
• Si count vaut 1, les LED seront allumées 1/16 du temps.
• Si count vaut 2, les LED seront allumées 2/16 du temps.
• …
• Si count vaut 15, les LED seront allumées 15/16 du temps.
• Si count vaut 16, les LED seront toujours allumées.

Sachant que la fréquence du signal d’horloge clk_i est indiquée par le paramètre générique CLK_FREQUENCY_HZ de l’entité Dimmer, réalisez un diviseur de fréquence qui produira un signal cycle avec une impulsion toutes les millisecondes.

À chaque milliseconde, votre architecture mettra à jour un signal epsilon_reg en respectant l’algorithme suivant :

si epsilon_reg > count alors
    epsilon_reg ← epsilon_reg - count
sinon
    epsilon_reg ← epsilon_reg + 16 - count
fin si

Affectez la sortie leds_o pour que les LED soient éteintes lorque epsilon_reg > count et allumées le reste du temps.

Prenons trois exemples pour illustrer le fonctionnement de cet algorithme.

• Pour count = 4 :

• Pour count = 5 :

• Pour count = 13 :

Vérifier la syntaxe

Dans un terminal, exécutez les commandes suivantes. La commande cd peut être omise si vous êtes déjà dans le dossier Dimmer.

cd $HOME/CoCiNum/src/vhdl/Exercices/Dimmer
ghdl -a Dimmer.vhd

Modifiez votre fichier source jusqu’à ce qu’il n’y ait plus de message d’erreur.

Créer un projet Vivado

Voici la liste des fichiers nécessaires à la construction du projet. Tous ces fichiers sont situés dans des sous-dossiers de CoCiNum/src/vhdl.

Si vous ne l’avez pas encore fait, démarrez Vivado à l’aide des commandes suivantes :

cd $HOME/CoCiNum
./scripts/vivado

Créez un nouveau projet en renseignant les informations suivantes :

Pour donner une valeur au paramètre générique CLK_FREQUENCY_HZ de l’entité Dimmer, exécutez cette commande dans le panneau Tcl Console de Vivado :

set_property generic CLK_FREQUENCY_HZ=100000000 [current_fileset]

Synthétiser le circuit

Configurer les optimisations

1. Ouvrez la fenêtre des paramètres de Vivado : Flow Navigator → Project Manager → Settings.

2. Dans la catégorie Synthesis, sous le titre Options, le champ Strategy propose une liste des stratégies d’optimisation disponibles à l’étape de synthèse logique du circuit. Choisissez la stratégie Flow RuntimeOptimized.

3. Dans la catégorie Implementation, sous le titre Options, modifiez le champ Strategy en choisissant également la stratégie Flow RuntimeOptimized.

Synthétiser et implémenter le circuit

Exécutez cette commande dans la console Tcl pour réduire la gravité de certains messages concernant les affectations de broches :

set_msg_config -id {Common 17-55} -new_severity {WARNING}

Générez le fichier binaire à charger dans le FPGA : Flow Navigator → Program and Debug → Generate Bitstream.

Vivado va enchaîner toutes les étapes d’analyse des fichiers sources, de synthèse logique, de placement et routage, pour terminer par la génération d’un fichier binaire à charger dans le FPGA.

À la fin des opérations, la boîte de dialogue Bitstream Generation Completed s’affiche. Choisissez Open Hardware Manager.

Configurer le FPGA

Vérifiez que l’interrupteur d’alimentation de votre carte Basys3 est en position OFF. Le cavalier situé à côté de l’interrupteur doit être en position USB.

Reliez le connecteur micro-USB de la carte à un port USB de votre PC. Mettez la carte sous tension.

En haut du panneau Hardware Manager, pressez Open target et choisissez Auto Connect.

Pressez ensuite Program Device.