1. FPGA体験記
(ライフゲームを作った話)
西尾泰和
13年6月5日水曜日

2. 自己紹介
• 最近DE0を買いました(素人)
13年6月5日水曜日

3. 自己紹介
• 最近本を出しました
4/24発売
nhiro.org/langbook
13年6月5日水曜日

4. 13年6月5日水曜日

5. ビビっときた！
13年6月5日水曜日

6.
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%95%E3%82%A1%E3%82%A4%E3%83%AB:IBM_JX.jpg
「テレビに
絵が出る」
これこそ
原体験！
13年6月5日水曜日

7. VGA出力
• 初めてのLED点灯から
VGA出力までは本の通り
すんなり…
13年6月5日水曜日

8. • 背景色を白にしようとして、VGA規格上
0じゃなきゃいけないところまで塗って
表示されなくなった
すんなり…というわけでもなく
13年6月5日水曜日

9. • 円を書こうとしてなぜか1/4しか書かれな
いと思ったら、うっかり符号付きのつも
りでコードを書いていた
すんなり…というわけでもなく
13年6月5日水曜日

10.
すんなり…というわけでもなく
• 背景を白、前景を青にしたつもりが全部青い
→RGBの3bitを通すはずのwireが[2:0]なしで宣言され
ていてBのビットしか通っていない！
13年6月5日水曜日

11.
すんなり…というわけでもなく
→LEの中のFFと、Embedded Memory Blockと
SDRAMの区別がついていなかった
(reg vram[307200:0]してた)
13年6月5日水曜日

12. 13年6月5日水曜日

13.
すんなり…というわけでもなく
• 640 * 480 = 307200bitの「RAM: 2-PORT」
(1-read I-write)を作成してVRAMに使った
• 書き込んでみるとなぜか同じ模様が5箇所に
出たり、描かれない領域があったり
• 先頭から1024bitずつ交互に塗ってみたら
5箇所同時に縞模様が描かれて、縞模様が10本描
かれた後、残りがベタ塗りに…
13年6月5日水曜日

14. • 原因や抜本的な解決方法がわからない
• RTLViewerで見てみたらMegaWizardが出力した
回路のアドレスのビット幅が期待より小さいよ
うに見えたが、そうなら手のうちようがない
• 面倒になったので4x4ピクセルで1bitにして
160x120の解像度にした(160 * 120は19200)
すんなり…というわけでもなく
13年6月5日水曜日

15. 13年6月5日水曜日

16. ライフゲーム
• 作りました
• http://www.youtube.com/watch?v=LGOcRXNXB78
• FPGAでライフゲームを作りました - 西尾泰和のはてなダイアリー
http://d.hatena.ne.jp/nishiohirokazu/20130424/1366736980
13年6月5日水曜日

17. ランダムな初期化
• 線形帰還シフトレジスタ
• 十分なランダムさか不安だったけど、
やってみたら今回の用途には十分だった
• 「リングオシレータ型真性乱数器」という
アプローチもあるようだけど今回はパス
13年6月5日水曜日

18. 全体の流れ
• 160x120のメモリからの読み書きアドレスをイン
クリメントする
• 読んだデータを323bitのシフトレジスタにpush
• シフトレジスタの0, 1, 2, 160, 161, 162, 320, 321, 322
の9ビットを束ねてアドレスとし、ライフゲーム
のルールがハードコードされた512bitのROMから
1bit読む
• 読んだ値を160x120のメモリに書き込む
13年6月5日水曜日

19. • 4ステップを各1クロックで動かそうと思ったけど
画面が流れる現象が起きたので各2クロックで動
かしてる
(多分アドレスの計算が間に合ってない)
酷いところ
13年6月5日水曜日

20. • Verilogにfor文があることを知らず、
Pythonで323行生成して貼りこんだ
• →for文を覚えたので書きなおした
• →そもそも代入文1個でよかった
酷いところ
13年6月5日水曜日

21. • とりあえず簡単な方法で作って、その後
カリカリに高速化しよう、とか思っていた
• 消費したリソースは、LEが459個(3%)、メモ
リが57912bit(11%)なので全然使い切ってない
• しかし現状、画面の更新に 3msec *と十分速
いのでこれ以上高速化しても楽しくない、
640x480にしても48msec
* 8クロック * 160x120ピクセル / 50MHz
13年6月5日水曜日

22. future work
• VGAを読む方をやろうとしたけど...
• そもそもアナログで読むのにはクロックが足り
ない…(DE0は50MHz、VGA信号は25MHz、DE0-
nano搭載のADコンバータが1つのアナログピン
を読むのに13クロック∼)
• デジタルピンに無理やりつないでも1bitの色深度
で読めるんじゃないかと思ったが、うまくモニ
タとして認識しない
13年6月5日水曜日

23. future work
• 「VGAを読んでそれを機械学習」をやるつもり
だったのだけどデータの入力部分で頓挫
• 他にデータを流し込む方法は…？
シリアル通信を実装する？？
• 何のデータでやると楽しいかな…？
産総研の一杉先生の考案された大脳皮質のモデルBESOMに興味あり
BESOM ver.2.0を描いてみた - 西尾泰和のはてなダイアリー
http://d.hatena.ne.jp/nishiohirokazu/20130404/1365060376
13年6月5日水曜日

24. future works
• ブロックス・デュオのモンテカルロ木探索
を実装する？(UCB1までは実装経験あり)
• プレイアウトを画面に出したら楽しそう
• でも木構造とかFPGAに相性悪そう…とい
う先入観(malloc等の仕組みをまず自作？
13年6月5日水曜日