A+ 연세대학교 기초디지털실험 3주차 결과보고서 PYNQ Setup

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본문내용

[실험 1] Designing Digital Circuit Using Logic Gates

1.1 Implement a circuit
이번 주 실험은 우리가 FPGA 보드를 세팅하고 작동시켜보면서 FPGA 보드를 이해하는 것에 주 목적이 있다. 따라서 먼저 AND 게이트를 활용하여 두 입력에 대한 하나의 출력을 하는 간단한 디지털 회로를 구현하여 실험해보도록 하자.
두 입력을 연산하기 위한 AND 게이트 모듈을 생성하면 그림 1과 같다.

1.2 Evaluation using waveform
앞서 생성한 모듈이 정상적으로 작동하는지 시뮬레이션하기 위해 testbench 코드를 작성해보자.
그림 2와 같이 입력과 출력을 위한 registers a, b와 wire r를 선언하여 a와 b에 1을 입력한 후 10ns의 delay 이후에 a를 0으로 바꾸어 r의 변화를 관찰한다.
AND 게이트 연산에 따라 a와 b가 모두 1인 경우에만 출력 r이 1이 되므로 0ns~ 10ns까지 r =1 값을 가지고, 10ns 이후에는 r = 0으로 유지될 것으로 예상된다.
시뮬레이션을 진행하여 waveform을 확인할 결과는 그림 3과 같다.
예상한 바와 같이 a의 값이 1에서 0으로 바뀌는 10ns를 기준으로 그 이전에는 r = 1, 이후에는 r = 0 값을 가지는 것을 확인할 수 있다.

1.3 Evaluation using FPGA board
다음으로는 FPGA 보드, 그 중 우리가 가진 PYNQ-Z2 보드를 통해 모듈이 정상적으로 작동하는지 확인해보자.
먼저 board의 핀을 할당해주기 위해 constraints 파일을 불러온 후 top module을 생성한다. 이때 top module의 입출력 포트는 우리가 사용하고자 하는 스위치 핀과 led 핀의 이름을 그대로 사용하여 할당해야 한다.

참고자료

· 2024-2_3주차 강의자료 “PYNQ Setup”
· Digital logic note, “Logic Tables of logic gates”, Logic Tables of logic gates ~ Digital logic notes (notesofdigitallogic.blogspot.com)