Posts Issued on September 16, 2022

posted by sakurai on September 16, 2022 #510

Graphic Controlerの再設計

完成したIP diagramを510.1に示します。3個のサブモジュールをまとめたので、graphic階層はなくなりました。

図%%.1
図510.1 BSVによるグラフィックコントローラ

BSVソース

GraphicFSM.bsv:

import StmtFSM::*;

`define HD         800
`define HFP        16
`define HSP        80
`define HBP        160
`define HO        `HFP+`HSP+`HBP
`define HL        `HD+`HO

`define VD         600
`define VFP        1
`define VSP        3
`define VBP        21
`define VO        `VFP+`VSP+`VBP
`define VL        `VD+`VO

`define EHD        512
`define EVD        512

`define HW         11 // log2(1056)=10.04439
`define VW         10 // log2(628)=9.294621

typedef Bit#(16) Addr_t;

interface GraphicFSM_ifc;
   method Bool xhs();
   method Bool xvs();
   method Addr_t address();
   (* prefix="" *)
   method Action idata(Bit#(4) indata);
   (* prefix="" *)
   method Action expl(Bool exp);
   method Bit#(1) rd();
   method Bit#(1) gd();
   method Bit#(1) bd();
   endinterface

(* synthesize,always_ready,always_enabled *)
module mkGraphicFSM(GraphicFSM_ifc);

   Reg#(UInt#(`HW)) x <- mkRegU;
   Reg#(UInt#(`VW)) y <- mkRegU;
   Reg#(Bool) in_xhs <- mkReg(False),
             in_xvs <- mkReg(False),
              in_hdt <- mkReg(False),
              in_vdt <- mkReg(False);
   UInt#(`HW) ehoff = (`HD-`EHD)/2;
   UInt#(`VW) evoff = (`VD-`EVD)/2;
   Reg#(Bit#(4)) in_data <-mkRegU;
   Reg#(Bool) in_exp <- mkReg(False);

   //  Mainloop
   //
   Stmt main = seq
      while(True) seq
//       for (y <= 0; y < `VL; y <= y+1) seq
         y <= 0;
         while (y < `VL) seq
//          for (x <= 0; x < `HL; x <= x+1) action  --- for consumes two cycles, then we like to use while
            x <= 0;
            while (x < `HL) action
               if (((`HD+`HFP)<=x)&&(x<(`HD+`HFP+`HSP))) in_xhs <= False;
               else in_xhs <= True;
               if ((ehoff<=x)&&(x<ehoff+`EHD)) in_hdt <= True;
               else in_hdt <= False;
               x <= x + 1;
               if (((`VD+`VFP)<=y)&&(y<(`VD+`VFP+`VSP))) in_xvs <= False;
               else in_xvs <= True;
               if ((evoff<=y)&&(y<evoff+`EVD)) in_vdt <= True;
               else in_vdt <= False;
            endaction // for -> while
            y <= y + 1;
         endseq // for -> while
         $display("%3d %3d", y, x);
      endseq // while(True)
   endseq; // Stmt

   Bit#(`HW)xx = pack(x-ehoff)>>1;
   Bit#(`VW)yy = pack(y-evoff)>>1;
   Bit#(8)xxx = truncate(xx);
   Bit#(8)yyy = truncate(yy);
   Bit#(16) in_addr = {yyy, xxx};
   Bool in_dt = in_hdt && in_vdt;
   Bit#(1) in_rd = !in_exp ? in_data[2] & pack(in_dt) : (in_data[2] | in_data[1] | in_data[0]) & pack(in_dt);
   Bit#(1) in_gd = !in_exp ? in_data[1] & pack(in_dt) : 1'b0;
   Bit#(1) in_bd = !in_exp ? in_data[0] & pack(in_dt) : 1'b0;

   mkAutoFSM(main);

   method Bool xhs();
      return in_xhs;
   endmethod
   method Bool xvs();
      return in_xvs;
   endmethod
   method Addr_t address();
      return in_addr;
   endmethod
   method Action idata(Bit#(4) indata);
      in_data <= indata;
   endmethod
   method Action expl(Bool exp);
      in_exp <= exp;
   endmethod
   method Bit#(1) rd();
      return in_rd;
   endmethod
   method Bit#(1) gd();
      return in_gd;
   endmethod
   method Bit#(1) bd();
      return in_bd;
   endmethod

endmodule: mkGraphicFSM
  • actionからendactionまでは1サイクル実行です。
  • verilogと同様、"<="はノンブロッキング代入でDFFが、"="はブロッキング代入で組み合わせ回路がそれぞれ生成されます。

当初、水平のオフセットを表す定数EHOFFは、上記のような

UInt#(`HW) ehoff = (`HD-`EHD)/2;

という変数ではなく、define文により

`define EHOFF      (`HD-`EHD)/2

のように定義していたのですが、defineの中でカッコや乗除算は使用できないようなので、変数としました。

ところが、生成されたVerilogを確認したところ、bscの最適化により定数となっており、レジスタは存在しませんでした。結論として、マクロで定数定義してもレジスタ宣言しても、オーバヘッドは変わりません。


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