FPGAでLEDを点灯するまでの手順（Lattice MachOX）

LatticeのFPGA評価ボードの「MachXOブレークアウトボード」を使ってLED点灯をやってみましたので、やり方を解説します。

FPGA初心者の私は、試行錯誤をしてLEDを光らせるまで半日ぐらいかかりましたが、やり方をわかってしまうと10分でできてしまいそうなくらい簡単です。

ちなみに、筆者はFPGA初心者で、備忘録として使い方をブログとして残しているので、多少間違っている点などもあるかもしれませんのでご了承ください。

主な手順

①プロジェクトファイルを作成する
②Verilogファイルを作成して、コードを書く
③ピン設定をする
④FPGAにプログラムを書き込む
⑤動作確認

今回実現した動作
プロジェクトファイルの作成
Verilogを作成し、コードを書く
ピン設定をする
FPGAにプログラムを書き込む
動作確認

今回実現した動作

今回実現したい動作は、以下になります。

・4個のLED（LED[0]～LED[3]）を4桁の2進数に見立て、SWをON（ONエッジ）するたびに、LEDでカウントしていく。
・LED[4]～LED[7]は、LED[0]～LED[3]と連動して同じ動きをする。

プロジェクトファイルの作成

①Lattice Diamondを起動し、新しいプロジェクトを作成

「File」→「New」→「Project」または「Newアイコン」→「Project」

②ガイドが出てくるので「Next」

③Project名と保存場所を入力

例ではファイル名は”Test”、保存場所は”C:/lscc/diamond/work”としています。
Project名は英数字だけにしておいた方が良いです。また、保存場所のパスも日本語が入らないように注意した方が良いです。

Implementationはサブproject名みたいな感じですが、今回は特に変えずそのままにしています。

④既存のデザインファイルがあれば読み込みます

既存のデザインファイルがあるようでしたら、「Add Source」から追加することができます。今回は何もないので飛ばしました。

⑤使用するデバイスを選びます

今回のテストボードは、LCMXO2280C-3FTN256Cというデバイスが載っているので、
Family：MachXO
Device：LCMXO2280C
Performance grade：3
Package type：FTBGA256
Operating condition：Commercial
を選びます。一番下の”Part Name”に設定した品番が出てくるのでそちらを確認して、問題なければ「Next」を押します。

⑥論理合成ツールを選びます

今回は”Lattice LSE”という論理合成ツールを選びました。

ちなみに、”Lattice LSE”はラティスのオリジナル論理合成ツール、”Synplify Pro”はSynopsys社の論理合成ツールです。HPに書いてある感じだと”Synplify Pro”の方がいろいろできそうな感じですが、こちらはおいおい試してみることにします。

⑦確認し問題なければ「Finish」

⑧Project作成完了！

こんな感じの画面になります。

Verilogを作成し、コードを書く

実現したい動作をHDLで記述していきます。

①Verilogファイルを作成

②Verilog Fileを選んでファイル名を入力

今回はVerilogでプログラムを書いていくので”Verilog Fileを選びます。ファイル名は、”LedBlink”としました。

③Verilogのエディタ画面が表示されます

④コードを書いていきます

今回は以下のようなコードとしました。評価ボードの回路は、LEDは出力が”L”の時に光るので、LED[*]は負論理としています。

module LedBlink(SW,LED);
	input 	SW; // 入力
	output 	[7:0]LED; //出力 8bit
	
	reg [3:0]count; // 内部変数 4bit
	
	always @(posedge SW) begin
		count <= count + 1; // SWのONエッジ毎にcoutを+1
	end
	
	assign LED[0] = ~count[0]; // 1桁目
	assign LED[1] = ~count[1]; // 2桁目
	assign LED[2] = ~count[2]; // 3桁目
	assign LED[3] = ~count[3]; // 4桁目
	assign LED[7:4] = LED[3:0]; // 5～8桁目は、1～4桁目と同じ
			
endmodule

⑤コンパイルする

Processウィンドウで、”Process”のタブを選び、一番上の”Lattice Synthesis Engine”をダブルクリックします。コンパイルが始まり、問題なければ、緑のチェックボタンに変わります。