Konečný projekt CPE 133, desatinné až binárne: 5 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:55

Binárne čísla sú jednou z prvých vecí, ktoré vám napadnú pri uvažovaní o digitálnej logike. Binárne čísla však môžu byť pre tých, ktorí sú v nich noví, náročným konceptom.

Tento projekt pomôže tým, ktorí sú noví aj skúsení s binárnymi číslami, zvládnuť prevod desatinných čísel. Vytvorením hry otestujeme používateľov na ich konverznej schopnosti. Táto hra bude spustená na doske Basys3 a naprogramovaná vo Verilogu.

Krok 1: Potrebný materiál

Na výrobu tejto desatinnej hry na binárnu konverziu sú potrebné nasledujúce materiály:

• Softvér Xilinx Vivado Design Suite
• Doska FPGA spoločnosti Digilent Basys3
• Kábel USB na Micro USB

Krok 2: Nastavenie LFSR (posuvný register lineárnej spätnej väzby)

LFSR (Linear Feedback Shift Register) je modul používaný na generovanie „náhodných“čísel.

LFSR nie je úplne náhodný, pretože generuje pseudonáhodné čísla, čo je proces generovania čísel, ktoré sa javia ako náhodné, ale nie sú.

LFSR je posuvný register, ktorého vstupný bit je lineárnou funkciou jeho predchádzajúceho stavu, čo znamená, že LFSR bude cyklicky prechádzať konečnými množinami čísel. Konkrétne pre túto hru LFSR použije iba 8 bitov na obmedzenie desatinného čísla, ktoré môže vygenerovať, na 255.

Tlačidlo L (btnL) slúži na resetovanie čísla na LFSR.

Tento modul LFSR nevytvorili tvorcovia tejto hry. Modul LFSR vytvoril profesor Univerzity Carleton John Knight. Odkaz na jeho modul je uvedený nižšie.

www.doe.carleton.ca/~jknight/97.478/97.478_…

Krok 3: Nastavenie sedemsegmentového displeja

Na doske Basys3 a na mnohých ďalších hardvéroch sa na zobrazenie alfanumerických znakov používa sedemsegmentový displej.

Modul sedemsegmentového zobrazenia, ktorý sa používa v tejto hre, prevádza binárne číslo na desatinné číslo a zobrazuje ho ako desatinné číslo.

Použitím predtým diskutovaného modulu LFSR sa na sedemsegmentový displej vyvedie náhodne vygenerované číslo.

Modul Seven-Segment Display nevytvorili tvorcovia tejto hry. Modul sedemsegmentového displeja poskytol profesor Kalifornskej polytechnickej štátnej univerzity Joseph Callenes-Sloan. PDF pre modul je priložené nižšie.

Krok 4: Vytvorenie herného modulu

Vytvorte herný (hlavný) modul.

Tento modul použije modul LFSR na generovanie náhodného čísla a jeho následné odoslanie na sedemsegmentový displej.

Modul potom použije vždy blok, ktorý vynuluje náhodné číslo. Funguje to na kladnom okraji tlačidla R (btnR), čo znamená, že bude fungovať iba vtedy, keď bolo stlačené tlačidlo R.

Druhý blok vždy pracuje na kladnom okraji hodín (clk). Ak stlačíte tlačidlo C (btnC), skontroluje sa, či je číslo na sedemsegmentovom displeji rovnaké ako číslo zadané z prepínačov (sw). Tento blok vyvolá príznak (nastaví register vlajok (príznak) na 1) a zmení drôt správyVal podľa toho, či používateľ vyhral alebo prehral.

Tretí blok vždy funguje aj na pozitívnej hrane hodín. Ak je vlajka zdvihnutá, nastaví ssegInputVal na drôt messageVal na sedemsegmentovom displeji. Ak príznak nie je vztýčený, bude pokračovať vo výstupe náhodného čísla (randomVal).

Krok 5: Hranie hry

Inštrukcie:

• Užívateľ stlačením tlačidla R začne novú hru alebo zmení číslo na sedemsegmentovom displeji.
• Užívateľ preklopí prvých 8 prepínačov nahor (1) alebo nadol (0), aby zadal reprezentáciu binárneho čísla.
• Tlačidlo C sa použije na kontrolu, či používateľ vyhral alebo prehral.
• Ak používateľ vyhral, na displeji so siedmimi segmentmi sa zobrazí „111“.
• Ak používateľ stratí, na displeji so siedmimi segmentmi sa zobrazí „0“.
• Na spustenie novej hry môžete tlačidlo R kedykoľvek stlačiť.