DE0 FPGAでFizzBuzz 任意の数値で判定

続き。DE0 FPGAでFizzBuzz
　前回は3進5進カウンターを使ってFizzBuzzを判定していたが、これはリセットと同期してカウントアップしなければならないという制限がある。では4桁の任意のBCD入力に対して簡単に判定することはできるか？
　ソフトでは3の剰余を求めたりするがこれは除算でありそんな大げさなものは動かしたくない。ではテーブル？buzzなら5の倍数なので、最後の桁が0または5で判断できる。
　では3の倍数であるfizzは？ちょっとこねくりまわしてみた。

3の倍数だけ取り出す。
$ awk 'BEGIN{for(i=1;i<10000;i++) printf("%04d\n",i)}' > fizz.txt

それぞれの桁をすべて足して3の剰余を求めると
$ awk '{print substr($1,1,1) substr($1,2,1) substr($1,3,1) substr($1,4,1)}' fizz.txt | gawk '{print $1%3}' 

なんかいけそう。

組み合わせ回路で実現できる。
BCDの4桁それぞれに対して3の剰余を求める。それぞれの桁は0,1,2になる。これの総和は最大で8なので、これに対して3の剰余を求める。こうするとfizzが判定できる。

module bcdmod3(BCD,BCDout);
	input [3:0] BCD;
	output [3:0] BCDout;

	function [3:0] mod3;
		input [3:0] bcdin;
		begin
			case (bcdin)
				1: mod3=1;
				2: mod3=2;
				4: mod3=1;
				5: mod3=2;
				7: mod3=1;
				8: mod3=2;
				default: mod3=0;
			endcase
		end
	endfunction

	assign BCDout=mod3(BCD);

	endmodule

module chkfizz(BCD3,BCD2,BCD1,BCD0, fizz);
	input [3:0] BCD3;
	input [3:0] BCD2;
	input [3:0] BCD1;
	input [3:0] BCD0;
	output fizz;

	wire [3:0] sBCD3;
	wire [3:0] sBCD2;
	wire [3:0] sBCD1;
	wire [3:0] sBCD0;
	wire [3:0] tBCD;
	wire [3:0] aBCD;
	
	bcdmod3 bcdmod3_3(BCD3,sBCD3);
	bcdmod3 bcdmod3_2(BCD2,sBCD2);
	bcdmod3 bcdmod3_1(BCD1,sBCD1);
	bcdmod3 bcdmod3_0(BCD0,sBCD0);
	
	assign tBCD=sBCD3+sBCD2+sBCD1+sBCD0;
	
	bcdmod3 bcdmod3_a(tBCD,aBCD);
	
	assign fizz=(aBCD==4'd0);
endmodule

　確認のためにトップモジュールではスライドスイッチによりBCDを入力してボタン2を押すと、その設定値からFizzBuzzのカウントを開始するようにした。

　QuartusIIで[Project]→[Archive Project...]を選択するとプロジェクトをひとまとめにしてくれる。ダイアログで[Advanced]ボタンを押し、一番上のFileset:はService Requestを選択。これで出力するとoutout_filesディレクトリ以下にfizzbuzz.qarというようなファイルができる。これを他のQuartusIIがインストールされているマシンに持って行ってダブルクリックするとプロジェクトが展開される。

　以下に置いてみました。
fizzbuzz.qar(Googls Docs)

追記：
それぞれの桁をa,b,c,dとおく。a+b+c+d=mod3なら1000a+100b+10c+dもmod3か？
999a+99b+9c + a+b+c+dとすると、9(111a+11b+c) + a+b+c+d で 3で割り切れて0 と + mod3となる。
ってことでよいのかな。中学二年の範囲。

DE0 FPGAでFizzBuzz

やりたいと思って約二年。やっとやる気が出て一週間。verilogの記述でFizzBuzzができた。

ソース。
https://gist.github.com/4649209 

1〜9999までの数字を右詰めゼロサプレスで表示。3の倍数はFizz、5の倍数はBuzz、両方の倍数はFzBzとそれっぽく7セグメントのLEDで表示。
Fizz判定は3進カウンタ、Buzz判定は5進カウンタを使い、BCD4桁カウンタと同じクロックで同時に進む。
数字が0の場合を表示するとまずいので、この時は7セグメントデコーダをoffにして何も表示しないようにした。



　色々ハマったけどwarningは全て見て無視出来る理由がないものは調査。１つのモジュールに複数の機能を入れない。複雑になり作っていてよくわからなくなったので単一機能のモジュールに分割し、上位モジュールで配線する。
　別の方法として、BCD出力を受けてこの中でFizzBuzz判定し、表示を差し替えるようにすれば3進5進カウンタを使わずに任意のBCDに対して判定ができるが、テーブルを作ることになるかな。5の判定は最後の桁が0 or 5でよさそうだがちょっと考えよう。