DIY Home Computer με DIY CPU σε VHDL (Cyclove IV FPGA). Lion system

[llion]

Άρχισα πέρισυ να πειραματίζομαι με FPGA και VHDL. (EP4CE6E22C8N Cyclone IV chip, Quartus II software)
Αρχικά σχεδίασα μια 16-bit CPU την LION CPU.
Ύστερα πάνω σε αυτή σχεδίασα ένα ολόκληρο home computer.
Αρχικά έφτιαξα ένα μονόχρωμο Composite Video Controller και μια UART για σειριακές επικοινωνίες.
Έγραψα ένα assembler σε C# για να μπορώ να προγραμματίζω τον επεξεργαστή μου.
Έφτιαξα μερικές κλήσεις συστήματος στην rom και μια απλή εφαρμογή calculator.
Μετά από μια περίοδο αδράνειας το ξανάπιασα φέτος και πρόσθεσα χρώμα και έξοδο σε VGA monitor.
Πρόσθεσα εξωτερική μνήμη 32Κ.
Επίσης έκανα port την Palo Alto Tiny Basic.
Αυτή την στιγμή ασχολούμαι με αποθηκευτικό χώρο, δηλαδή έφτιαξα ένα spi interface για επικοινωνία με SD Cards και έχω καταφέρει να κάνω initialize την κάρτα και να διαβάζω ένα sector.
Μένει να φτιάξω ένα απλό file system για τον υπολογιστή μου ή ακόμη καλύτερα να διαβάζω FAT απλά θέλει πολύ δουλειά.



Specifications of Lion DIY Home Computer

CPU: 16-bit DIY CPU at 50Mhz
8K rom 40K ram 8K video ram
Rs-232 Communications
1 channel Sound
SPI interface for SD Card Storage


Πληροφορίες για το project και τα source files μπορείται να βρείτε στην ιστοσελίδα μου
users.sch.gr/tliontakis/index.php/my-projects

[pas2007]

Φίλε είναι πολύ ωραίο αυτό το project. Θα μπορούσε να γίνει να γίνει και θέμα πτυχιακής.

[nupogodi]

Ωραια εργασια.Σκεφτεσαι να την παρουσιασεις και στο σχολειο σου?Με το καλο να το συμμαζεψεις σε ενα κουτι και να φορτωνεις ρετρο παιχνιδια να παιζεις.Οσο στο επιτρεπουν οι δυναμεις σου κρατα μας ενημερους.Αυτη την πλακετα την εφτιαξες μονος σου καθως και τις κολησεις των smd εξαρτηματων?Πως ειναι αυτα τα προτζεκτ?Χαιρετω φιλικα.

[llion]

Φίλε είναι πολύ ωραίο αυτό το project. Θα μπορούσε να γίνει να γίνει και θέμα πτυχιακής.

Ευχαριστώ φίλε, πάνε όμως πολλά χρόνια που τελείωσα τις σπουδές μου, τότε δεν πρέπει να υπήρχαν καν FPGA.

[llion]

Ωραια εργασια.Σκεφτεσαι να την παρουσιασεις και στο σχολειο σου?Με το καλο να το συμμαζεψεις σε ενα κουτι και να φορτωνεις ρετρο παιχνιδια να παιζεις.Οσο στο επιτρεπουν οι δυναμεις σου κρατα μας ενημερους.Αυτη την πλακετα την εφτιαξες μονος σου καθως και τις κολησεις των smd εξαρτηματων?Πως ειναι αυτα τα προτζεκτ?Χαιρετω φιλικα.

Όχι, την πλακέτα δεν την έφτιαξα εγώ αν και είναι πολύ απλή, την αγόρασα από το ebay, είναι φτηνή (λιγότερο από 30 ευρώ) και έχει πάνω το EP4CE6E22C8N chip και ένα RS-232 σε usb που είναι πολύ βολικό. Όταν ξεκίνησα το project είχα μια άλλη με παλιότερo FPGA chip και χωρίς rs-232 to usb chip και χρησιμοποιούσα έξτρα κύκλωμα για αυτό.

Το FPGA περιέχει πολλές (6272 στο συγκεκριμένο) δομικές μονάδες με τις οποίες και με την χρήση μια γλώσσας περιγραφής υλικού VHDL μπορεί κανείς να υλοποιήσει το δικό του ψηφιακό κύκλωμα . Έτσι σε αυτό χώρεσα μια CPU και UART, video controller, spi interface και κυκλώματα αποκωδικοποίησης διευθύνσεων.

[pstratos]

Πάρα πολύ καλό. Η σχεδίαση μιας CPU σε FPGA είναι κλασική άσκηση που δίνετε ώς πτυχιακή σε πληροφορική, ή σε μεταπτυχιακά. Εσύ όμως το προχώρησες καθώς μπήκες και στα περιφεριακά. Μπορείς να ανεβάσεις το video controller? Άντε με το καλό να γράψεις και τον δικό σου πυρήνα

[llion]

Ευχαριστώ. Όλα τα source files υπάρχουν στο site μου, εκτός από τα του assembler. Σε όλο το project δεν δανείστηκα έτοιμο κώδικα ή έτοιμα modules από κανένα ούτε από τα έτοιμα templates του Quartus, χρησιμοποίησα βέβαια τους πολλαπλασιαστές της FPGA. Διαίρεση δεν υποστηρίζει λόγω έλλειψης χώρου αλλά την έχω υλοποιήσει σε assembly διαθέσιμη ως interrupt (INT 4). Η CPU δεν βασίζεται σε micro code είναι "wired". Η Basic είναι ported από έκδοση για 8086. Η assembly που υλοποίησα είναι μια μίξη από τις γλώσσες ASSEMBLY που χρησιμοποιούσα πριν πολλά χρόνια 68000, x86 στον QL και το PC.

[kalarakis]

Συγχαρητήρια για την προσπάθειά σου.
Ευτυχώς υπάρχουν δάσκαλοι που μπορούν να διδάξουν τους μαθητές τους κατι τι περισσότερο ...

[leosedf]

Εντάξει..... Απλά γάμησες!




Sorry για τη γλώσσα.

[llion]

Ξαναέγραψα το κομμάτι της ALU του επεξεργαστή μου που κάνει προσθέσεις/αφαιρέσεις αυτή τη φορά όχι σε VHDL αλλά απευθείας σε επίπεδο λογικών πυλών.
Φαίνεται να δουλεύει καλά, είναι φυσικά πιο αργό από αυτά της Altera (2 περιόδους ρολογιού 50ΜHz πιο αργό).
Κάνει πρόσθεση ή αφαίρεση ανάλογα με τα σήματα add/sub σε 16 η 8 bit με έλεγχο από το σήμα half, και δίνει τιμές στα σήματα zero, carry, overflow, neg (negative) ανάλογα με το αποτέλεσμα.
Ακολουθεί το σχηματικό: