디지털 논리회로(verilog 언어 이용)의 뮤직박스 만들기, tool: Quartus , 사용장비 HBE-COMBOII

소개

소리를 출력하는 장치로 흔히 사용하는 것이 스피커인데 스피커의 경우 소리의 높낮이 주파수를 조정하여 원하는 소리를 출력할 수 있다. 실습 장비에 장착된 스피커는 피조(piezo) 소자로 피조는 음의 높낮이는 고정되어 있고 음의 주파수를 조정할 수 있도록 구성되어 있는 사운드 장치이다.

컴파일 실행환경

뮤직 박스 만들기목차1. 실습에 대한 대략적인 설계2. 설계 과정3. 고찰

본문내용

리의 실습 목표에서는 하나의 ROM 안에 두 곡을 저장하여 이를 나누어 주어야 하는 것을 설계하여야 한다. 나는 이 음악에 할당되는 스위치를 클릭하였을 때 펄스(신호)를 발생시키어 하나의 클록을 생각하게끔 설계하였다. 만약 이를 고려 하지 않고 스위치를 눌렀을 때, 한 개의 곡은 신호가 계속 ‘1’이기 때문에 정상적으로 작동하겠으나, 다른 한 곡은 버튼을 눌렀을 때에만 펄스가 진행되기 때문에 계속 눌러줘야 하는 수고로움이 생긴다. 따라서 초기에 음악 선택 스위치를 인식하여 ‘0’인지, ‘1’인지를 확인하고 그에 대응하는 어드레스를 ROM의 입력 어드레스로 설정해줘야 한다.

4) 노래 저장
ROM의 mif파일에 노래의 음계와 박자에 대한 정보를 저장한다.

위는 mif 파일이며 위의 어드레스( 어드레스는 Unsigned decimal 로 설정함 ) 에 노래의 음계에 대한 비트와 박자에 대한 횟수를 입력하여 위의 표에 저장한다. 그리고 반드시 ROM파일을 작성할 때 주의점은 저장값을 받아들일 mif의 파일명을 반드시 같게 하여야한다. 그렇지 않으면 ROM파일이 받아들일 address의 값을 찾지 못하게 되어 error가 생긴다.
한가지 더 박자에 대한 정보를 입력하고 자할 때 만약 8분음표를 위의 표에서 한 박자로 설정한다면, 4분음표는 이것에 두박자로 설정하고, 점2분음표를 입력하고자 하면 4분음표의 두 박자를 곱한것에 1.5를 곱한 6개를 입력하면 된다.
노래는 선두 어드레스에 한곡을 저장하고 노래 한곡이 끝난 자중에 다음 곡 어드레스를 저장하여 이를 뿌려주면 된다.

5) ROM 설계
ROM을 설계하는 것은 어렵지 않다. 수업시간에서 배운 것과 책을 참고하여 ROM을 설계 하고, ROM을 instance할 때 의 주소값과 출력값을 잘 지정해주면 어렵지 않다.

6) 음악 주파수 출력
ROM에 저장된 음악을 입력받아 각 음에 대해 piezo를 통해 이를 출력해낸다. 각 음을 12비트의 한자리씩 설정하였으며, 각 음에 대한 정보를 받았을 때 3옥타브 도에서 4옥타브 솔까지의 음계를 출력한다. 이 음을 출력하는 블록을 설계하려면 각 음에 대한 입력 자리가 인가 되었을 때 각 음에 대한 카운터의 수를 결정하고 이 음에 대해 카운팅을 하면서 1/2 주기 동안은 피조에 0을 전달하고 1/2 주기 동안은 1을 전달하는 동작을 하도록 설계한다.

7) 피아노 및 노래 선택
노래나 피아노를 선택할 버튼을 설정한다. 이에 대한 설정은 위에서 언급한 음악 선택 설계와 거의 같다. 선택 스위치를 하나의 클록으로 보고 이 인가된 값이‘0’이면은(스위치를 한번 눌렀을 때) 어드레스의 입력을 막고 피아노 건반 키 입력을 받아 이에 해당하는 피아노 음을 출력하게 하고, 인가된 값이 ‘1’이면은(스위치를 한번 더 눌렀을 때) 피아노 건반 키 입력을 막고 어드레스에 저장된 음악을 불러오게 한다. 더 자세한 내용은 아래에서 설계 과정을 살펴보며 말하겠다.

참고자료

· 없음