[A+, 에리카] 2021-1학기 논리설계및실험 Verilog HDL 3 실험결과보고서

문서 내 토픽

1. Verilog HDL

Verilog HDL은 FPGA나 집적회로 등의 전자 회로 및 시스템에 사용되는 하드웨어 기술 언어입니다. IEEE 1364로 표준화되어 있으며 회로 설계, 검증, 구현 등의 용도로 사용할 수 있습니다. Verilog HDL을 사용하면 회로도 작성 대신 언어적인 형태로 전자회로의 기능을 구성할 수 있습니다. 회로를 구성하는 Synthesis 부분과 회로의 동작을 가상으로 시험하는 Test bench로 구성되어 있습니다. 주로 Data Flow level과 Structural level을 이용한 설계를 사용하지만, 실제 회로를 구동하여 보면 제대로 동작하지 않는 경우가 발생할 수 있습니다.
2. 7 segment

7 segment는 LED 7개와 dp가 복합적으로 연결된 형태입니다. 0~9까지의 숫자를 display를 통해 표현할 수 있으며, common-anode type과 common-cathode type으로 나뉩니다. 2개 이상의 7 segment가 있을 때는 입력을 묶어 각 segment에 분배하는 방식으로 구조화되어 있습니다. 모든 자리수의 segment data input port는 동일하며, display 표시는 각 segment에 따라 점등되는 시간의 차이가 있지만 육안으로 파악하기 힘들 정도로 잔상이 남아 우리 눈에 보이게 됩니다.
3. Timer 설계

이번 실험에서는 Verilog HDL을 통해 FPGA의 7 segment를 이용하여 Timer를 설계해보았습니다. seg_dec 모듈에서 7 segment로 출력될 16가지 숫자들의 모든 경우에 대해 코드를 작성하고, seg_digit 모듈에서 seg_dec 모듈을 2개 연결하였습니다. clock_counter 모듈을 이용하여 타이머에 대한 동작을 코드로 작성하였으며, seg_test 모듈을 통해 앞의 모듈들을 묶어 동작할 수 있도록 하였습니다. 구동 결과, 7 segment의 숫자가 규칙적인 타이밍에 따라 1씩 계속 증가해 나가는 것을 확인할 수 있었습니다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. Verilog HDL

Verilog HDL은 하드웨어 설계를 위한 강력한 언어입니다. 이 언어는 디지털 회로 설계에 널리 사용되며, 다양한 추상화 수준을 제공하여 설계자가 하드웨어 동작을 정확하게 명시할 수 있습니다. Verilog HDL은 모듈화, 계층적 설계, 시뮬레이션 및 합성 기능을 제공하여 복잡한 디지털 시스템을 효율적으로 구현할 수 있습니다. 또한 Verilog HDL은 FPGA와 ASIC 설계에 널리 사용되며, 하드웨어 기술자들 사이에서 널리 사용되는 표준 언어입니다. 이 언어를 통해 설계자는 하드웨어 동작을 정확하게 명시하고, 시뮬레이션을 통해 설계를 검증할 수 있습니다. 따라서 Verilog HDL은 디지털 회로 설계 분야에서 매우 중요한 역할을 합니다.
2. 7 segment

7 세그먼트 디스플레이는 디지털 전자 장치에서 널리 사용되는 디스플레이 기술입니다. 이 디스플레이는 숫자 0부터 9까지를 표현할 수 있으며, 간단한 구조와 낮은 전력 소비로 인해 많은 응용 분야에서 활용되고 있습니다. 7 세그먼트 디스플레이는 주로 시계, 계산기, 온도계 등의 장치에서 사용되며, 간단한 회로 설계로도 구현할 수 있습니다. 또한 이 디스플레이는 다양한 색상으로 구현할 수 있어 시각적 효과를 높일 수 있습니다. 7 세그먼트 디스플레이는 디지털 회로 설계 교육에서도 널리 사용되며, 학생들이 기본적인 디지털 회로 동작을 이해하는 데 도움을 줍니다. 따라서 7 세그먼트 디스플레이는 디지털 전자 분야에서 매우 중요한 역할을 하고 있습니다.
3. Timer 설계

타이머 설계는 디지털 회로 설계에서 매우 중요한 부분입니다. 타이머는 다양한 응용 분야에서 사용되며, 정확한 시간 측정과 제어가 필요한 경우에 필수적입니다. 타이머 설계에는 클록 신호 생성, 카운터 회로, 비교기 등의 기본 회로 요소가 사용됩니다. 이러한 회로 요소들을 적절히 조합하여 원하는 타이밍 동작을 구현할 수 있습니다. 타이머 설계 시 고려해야 할 사항으로는 정확성, 안정성, 저전력 등이 있습니다. 정확한 시간 측정을 위해서는 안정적인 클록 신호 생성이 필요하며, 저전력 동작을 위해서는 효율적인 회로 설계가 요구됩니다. 또한 타이머 회로는 다른 디지털 회로와 연동되어 동작하므로, 이에 대한 고려도 필요합니다. 따라서 타이머 설계는 디지털 회로 설계에서 매우 중요한 부분이며, 정확성, 안정성, 저전력 등의 요구사항을 만족시키는 것이 중요합니다.