基于Chisel语言的FPGA流水灯程序

2024-05-31 22:04
文章标签 语言 程序 fpga 流水 chisel

本文主要是介绍基于Chisel语言的FPGA流水灯程序,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

目录

  • 一、 内容概要
  • 二、 Chisel介绍
  • 三、 Chisel的使用
  • 四、 流水灯实现
  • 五、 心得体会
  • 六、 参考链接

一、 内容概要

  1. Chisel介绍
  2. Chisel使用流程
  3. Chisel流水灯实操

二、 Chisel介绍

Chisel 是一种构建硬件描述语言(HDL)的高级编程语言,它允许硬件设计师以更抽象的方式编写代码,然后编译生成低级的硬件描述语言(通常是Verilog)代码,进而用于 FPGA 或 ASIC 的设计实现。Chisel 由加州大学伯克利分校的伯克利软件定义硬件(BSDH)项目开发,其主要目标是提高硬件设计的生产效率、可读性和可维护性。

概念:
Chisel 结合了现代软件工程的原理与硬件设计的实践,支持面向对象编程特性,如类、继承、多态等,同时也引入了静态类型和类型安全的概念,有助于在设计阶段捕捉错误。它利用Scala 语言作为基础,这意味着设计师可以利用Scala 强大的库和工具生态系统。Chisel 提供了一套丰富的数据类型和构造,使得设计者能够以高层次的抽象来描述数字电路,比如向量、内存、多路复用器等,并且支持参数化模块,便于设计复用和配置。

用途:

提高设计效率:Chisel 的高层抽象能力使得设计师可以更快地实现复杂的数字电路设计,减少手动编写底层 HDL 代码的工作量。
增强可读性和可维护性:通过使用高级语言特性,Chisel 设计的代码更加接近自然语言,易于阅读和理解,有利于团队协作和长期维护。
促进设计复用:Chisel 支持模块化和参数化设计,便于创建可配置的组件库,加速后续项目开发。
简化验证流程:Chisel 设计可以直接与验证框架(如Chisel Testers 2)集成,支持快速创建测试平台,加速设计验证过程。
教育和研究:Chisel 的高级特性降低了硬件设计的入门门槛,使其成为教学和研究的理想工具,特别是在计算机体系结构和并行计算领域。
综上所述,Chisel 作为一种现代化的硬件设计语言,极大地提升了硬件设计的抽象层次,促进了设计的灵活性、高效性和质量,是现代硬件设计和研究中的一个重要工具。

学习Chisel语法规则等可以在吃透Chisel语言进行学习

三、 Chisel的使用

本文将介绍Chisel在IDEA中的使用方法

Chisel 是以Scala语言为基础的语言,而Scala又是以Chisel为基础的语言,这样套壳,也可以认为Chisel是以Java为基础的语言,语法比较类似,同样也就能在IDEA进行编译

  1. 准备一个IDEA:下载地址
  2. 在IDEA里面下载scala插件:
    (我的IDEA下载了汉化插件,所以界面文本是中文)
    在files->setting->Plugin里面搜索Scala然后下载(也可以搜索chinese下一个汉化插件Chinese(simplified) Language)
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    下载完成后重启IDEA
  3. 创建Scala项目
    在这里插入图片描述
    Scala版本必须选择2.12.12及以前的,后续版本不再支持Chisel
  4. 配置Chisel
    在根目录找到配置文件build.sbt,复制粘贴以下文本:
name := "chisel4De2115"version := "0.1"scalaVersion := "2.12.10"
scalacOptions += "-Xsource:2.11"
libraryDependencies += "edu.berkeley.cs" %% "chisel3" % "3.1.2"
libraryDependencies += "edu.berkeley.cs" %% "chisel-iotesters" % "1.2.3"

Scala版本根据自己版本选择,name也可自定义
然后点击以下按钮其中之一:
在这里插入图片描述
构建成功后就可以写Chisel代码了

四、 流水灯实现

在src/main/scala目录下新建一个scala文件
在这里插入图片描述
复制粘贴以下代码:

import chisel3._
import chisel3.experimental.RawModule
import chisel3.util._class waterled extends Module  {val io = IO(new Bundle {val led = Output(UInt(18.W))})val TIME_0_1S = 5000000.Uval count = genCounter(TIME_0_1S)val shiftReg = Reg(UInt(18.W))when (reset.toBool()){shiftReg:=0.U(18.W)}.otherwise{when (count === TIME_0_1S-1.U ){shiftReg := Cat(shiftReg(16, 0), ~shiftReg(17))}.otherwise{shiftReg :=shiftReg}}io.led := shiftRegdef genCounter(n: UInt): UInt = {val cntReg = RegInit(0.U(32.W))cntReg := Mux(cntReg === n, 0.U, cntReg + 1.U)cntReg}
}object LEDCounterDriver extends App {chisel3.Driver.execute(args, () => new waterled())
}

然后点击运行,将chisel代码转化成verilog代码
在这里插入图片描述
运行成功
在这里插入图片描述
在根目录下可以找到.v文件
在这里插入图片描述
可以直接将这个文件放到quartus里面进行编译烧录查看结果:

注意:这个代码是按住按钮才会进行流水灯,松开就灯灭重置,要想松>开流水灯,按下重置的话,暂时没有找到如何从chisel代码入手修改,所>以需要在verilog代码修改,只需要在reset前加一个感叹号取个反即可

在这里插入图片描述
参考管脚:
在这里插入图片描述

运行结果:
在这里插入图片描述

五、 心得体会

学习Chisel语言是一段既充满挑战又极具启发性的旅程。Chisel以Scala为基础,它的抽象级别高,极大提升了硬件设计效率,让代码更简洁且易于维护。通过Chisel,我体验了用近似软件工程的思维做硬件设计的便捷,特别是在模块化、参数化设计上的优势,这为复用代码和快速迭代创造了条件。Chisel结合Scala的强大生态,使得测试和验证更加高效,同时降低了硬件设计的学习曲线,尤其适合教学和研究用途。亲手实践,如在IDEA中配置环境并实现流水灯项目,让我深刻理解了理论到实践的每一步,过程中遇到问题的解决也锻炼了自我探索能力。总之,Chisel正引领硬件设计的新风潮,它不仅丰富了我的技术栈,也激发了对硬件设计未来无限可能的想象。

六、 参考链接

  1. [Windows+Intellij IDEA 2020.2]chisel开发环境配置
  2. 吃透Chisel语言

这篇关于基于Chisel语言的FPGA流水灯程序的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/1019160

相关文章

如何用java对接微信小程序下单后的发货接口

《如何用java对接微信小程序下单后的发货接口》:本文主要介绍在微信小程序后台实现发货通知的步骤,包括获取Access_token、使用RestTemplate调用发货接口、处理AccessTok... 目录配置参数 调用代码获取Access_token调用发货的接口类注意点总结配置参数 首先需要获取Ac

C语言中的浮点数存储详解

《C语言中的浮点数存储详解》:本文主要介绍C语言中的浮点数存储详解,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录1、首先明确一个概念2、接下来,讲解C语言中浮点型数存储的规则2.1、可以将上述公式分为两部分来看2.2、问:十进制小数0.5该如何存储?2.3 浮点

基于Python开发PDF转Doc格式小程序

《基于Python开发PDF转Doc格式小程序》这篇文章主要为大家详细介绍了如何基于Python开发PDF转Doc格式小程序,文中的示例代码讲解详细,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 用python实现PDF转Doc格式小程序以下是一个使用Python实现PDF转DOC格式的GUI程序,采用T

基于Python实现多语言朗读与单词选择测验

《基于Python实现多语言朗读与单词选择测验》在数字化教育日益普及的今天,开发一款能够支持多语言朗读和单词选择测验的程序,对于语言学习者来说无疑是一个巨大的福音,下面我们就来用Python实现一个这... 目录一、项目概述二、环境准备三、实现朗读功能四、实现单词选择测验五、创建图形用户界面六、运行程序七、

使用Go语言开发一个命令行文件管理工具

《使用Go语言开发一个命令行文件管理工具》这篇文章主要为大家详细介绍了如何使用Go语言开发一款命令行文件管理工具,支持批量重命名,删除,创建,移动文件,需要的小伙伴可以了解下... 目录一、工具功能一览二、核心代码解析1. 主程序结构2. 批量重命名3. 批量删除4. 创建文件/目录5. 批量移动三、如何安

将java程序打包成可执行文件的实现方式

《将java程序打包成可执行文件的实现方式》本文介绍了将Java程序打包成可执行文件的三种方法:手动打包(将编译后的代码及JRE运行环境一起打包),使用第三方打包工具(如Launch4j)和JDK自带... 目录1.问题提出2.如何将Java程序打包成可执行文件2.1将编译后的代码及jre运行环境一起打包2

python使用fastapi实现多语言国际化的操作指南

《python使用fastapi实现多语言国际化的操作指南》本文介绍了使用Python和FastAPI实现多语言国际化的操作指南,包括多语言架构技术栈、翻译管理、前端本地化、语言切换机制以及常见陷阱和... 目录多语言国际化实现指南项目多语言架构技术栈目录结构翻译工作流1. 翻译数据存储2. 翻译生成脚本

在不同系统间迁移Python程序的方法与教程

《在不同系统间迁移Python程序的方法与教程》本文介绍了几种将Windows上编写的Python程序迁移到Linux服务器上的方法,包括使用虚拟环境和依赖冻结、容器化技术(如Docker)、使用An... 目录使用虚拟环境和依赖冻结1. 创建虚拟环境2. 冻结依赖使用容器化技术(如 docker)1. 创

Go语言中三种容器类型的数据结构详解

《Go语言中三种容器类型的数据结构详解》在Go语言中,有三种主要的容器类型用于存储和操作集合数据:本文主要介绍三者的使用与区别,感兴趣的小伙伴可以跟随小编一起学习一下... 目录基本概念1. 数组(Array)2. 切片(Slice)3. 映射(Map)对比总结注意事项基本概念在 Go 语言中,有三种主要

C语言中自动与强制转换全解析

《C语言中自动与强制转换全解析》在编写C程序时,类型转换是确保数据正确性和一致性的关键环节,无论是隐式转换还是显式转换,都各有特点和应用场景,本文将详细探讨C语言中的类型转换机制,帮助您更好地理解并在... 目录类型转换的重要性自动类型转换(隐式转换)强制类型转换(显式转换)常见错误与注意事项总结与建议类型