Xilinx Artix-7 Nexys 4 mit VGA und XADC

Hallo, vermutlich kennen wir uns :-) Schön, dass Du das Beispiel 
ausprobieren möchtest, hast Du die .xdc einfach so übernommen oder noch 
irgendwie bearbeitet?

Edit: Im angehängten .zip ist noch die unveränderte .xdc
Ja wie ist das eigentlich, in meinem XADC Beispiel musste ich die 
XADC-Ports gar nicht in der .xdc angeben. Die tauchen da einfach nicht 
auf. Ich weiß nicht wie man die da erklärt aber Du könntest die anderen 
Ports der gleichen Bank auf 1,8V setzen. So hatte ich das im Beispiel 
"nexys4_xadc_minimal.zip" mit dem UART_RXD_OUT gemacht.

Hier http://nas.gus.tl/fpga/ sind übrigens die Beispiele. Das lief im 
Rahmen eines Uni-Workshops.

Sehr gut! Nur aus Interesse:
Bist Du von der Uni Regensburg? Wenn ja, wir werden dort jetzt im 
Wintersemester wieder etwas mit FPGA machen. Geplant ist bisher, dass 
die Teilnehmer Projekte vorschlagen, wir uns dann eines heraussuchen, in 
kleine Blöcke zerteilen und die nach und nach als "Hausaufgabe" stellen. 
Das wird dann einmal die Woche während der Veranstaltung (und im 
Uni-Forum) besprochen. Vermutlich wird es sowas wie das was Du jetzt vor 
hast, also Daten irgendwie erfassen, verarbeiten, anzeigen oder 
irgendwie ausgeben. Und das mit dem Nexys4 Board. Ich fände z. B. ein 
einfaches Videospiel gesteuert mit dem verbauten Beschleunigungssensor 
ganz nett.

Gustl B. schrieb:
> Geplant ist bisher, dass
> die Teilnehmer Projekte vorschlagen, wir uns dann eines heraussuchen, in
> kleine Blöcke zerteilen und die nach und nach als "Hausaufgabe" stellen.
Macht am Besten was mit Messtechnik, Sensorik und löst elektronische 
Problem. Nicht viel geklicke mit viel output, wo am Ende der Lerneffekt 
minimal und der Gebrauchswert Null ist, wie bei Vielem, was da 
gebrutzelt wird. Vor allem bitte nicht den 5000sten Musikerzeuger :-)

Ich werde mich nach den Wünschen der Teilnehmer richten. 
Signalverarbeitung und Regelung hat halt als Voraussetzung, dass man das 
mal gelernt hat. So nebenbei an einem Termin kann ich das nicht 
abfrühstücken. Aber welche motivierende Projektvorschläge gibt es denn 
die man mit Anfängern in einem Semester schaffen kann? Mir geht es drum, 
dass die Hardwaredenkweise gelernt wird und weniger darum fertige IP 
Blöcke zusammenzuklicken. Das funktioniert nämlich auch nur wenn man 
versteht was da passiert. Man könnte einen Microblaze verbauen und dann 
alles im SDK mit C machen, aber das ist nicht Sinn der Sache.
Das Problem an Messtechnik und Sensorik ist, dass das erstmal nur die 
Datenerfassung ist. Was macht man dann damit? Man könnte Signalverläufe 
auf VGA anzeigen wie beim Oszi oder ein einfaches Videospiele damit 
steuern. Oder eben Audioausgabe. Wieso eigentlich nicht? Z. B. den 
Beschleunigungssensor als Eingabe für ein Effektgerät verwenden.

Ich nehme gerade an einem Kurs teil, der ungefähr wie folgt strukturiert 
ist:
- Lab 1: State Machine (Mealy und Moore,
  Sequenzerkenner für beides implementieren), nur Simulation
- Lab 2: PS/2 Keyboard Controller (auf dem Nexys4 ist ein PIC drauf,
  der USB-HID auf PS/2 umsetzt) und Siebensegmentanzeigen
- Lab 3: ALU (Plus, Minus, Modulo-3, jeweils mit/ohne Vorzeichen)
- Lab 4: VGA und "Taschen"rechner (Tastatur - ALU - Bildschirm)

Der nächste Schritt wäre dann Speicher, dass man mehrere 
Rechenoperationen in einem Stack abspeichern kann, bevor man sie in 
umgekehrter Reihenfolge ausführt. Wenn dann noch Zeit ist, kann man die 
ALU z.B. Pipelined machen etc.

Um Datenerfassung und -verarbeitung geht es in unserem Kurs allerdings 
explizit nicht. Die Zeit reicht nicht für beides.

S. R. schrieb:
> Die Zeit reicht nicht für beides.

Genau. Der Kurs bei Dir geht vermutlich mehr um Rechnerarchitektur. Das 
kann ich hier auch nicht als Voraussetzung verlangen und auch nicht 
nebenbei noch vermitteln.
Schreibt ihr das alles selber in VHDL oder verwendet ihr viele fertige 
Blöcke?

Der Kurs ist eine Einfühung in VLSI-Design, hat also nichts mit 
Rechnerarchitektur zu tun (dafür gibt es im Studiengang ein Extra-Fach, 
aber da ich dort nicht studiere, weiß ich darüber nichts weiter).

Explizit ging es um Register, Kombinatorik und Zustandsautomaten, aus 
denen dann Funktionalität zusammengebaut wurde.

Bis Lab 3 haben wir alles selbst in VHDL geschrieben, aber mit 
vorgegebener Struktur (leere Blöcke). Fertige IP wird nur für Speicher 
(von Xilinx) und für VGA (vom Kursleiter, nicht zwingend) benutzt.

Ah ok. ALU klang jetzt eher danach zu lernen wie eine CPU funktioniert 
und generell Rechner aufgebaut sind. Aber auch das ist sehr lehrreich 
wenn man Digitalschaltung lernen möchte.

S. R. schrieb:
> Bis Lab 3 haben wir alles selbst in VHDL geschrieben, aber mit
> vorgegebener Struktur (leere Blöcke). Fertige IP wird nur für Speicher
> (von Xilinx) und für VGA (vom Kursleiter, nicht zwingend) benutzt.

So möchte ich das auch halten, also IP Blöcke nur um zu zeigen wie man 
auch mit sowas umgeht, ist ja heute fast alles AXI ...

Nein, unsere "ALU" ist rein kombinatorisch mit nem Multiplexer hinten 
dran. Aber mit einer ALU als Konzept kann man den Unterschied zwischen 
Control Path und Data Path gut verdeutlichen.

Für Modulo-3 wurde übrigens absichtlich kein Algorithmus vorgegeben (bis 
auf die Vorgabe, dass es einer mit shifts sein muss), sondern das 
selbstständige Suchen und Implementieren gehörte dazu. Gleiches gilt für 
das optionale Lab 5, wo man eine Wurzelfunktion in die ALU 
implementieren muss.

Duke Scarring schrieb:
> 'Wurzelfunktion' und 'rein kombinatorisch' klingt für mich nach einem
> riesigem Gattergrab. Wie sind denn die Bitbreiten eurer ALU? 4 Bit?

Das war missverständlich. Die bisherige ALU hat ist 8 Bit breit, rein 
kombinatorisch und kann keine Wurzeln.

In einer späteren Aufgabe sollen wir eine Wurzelfunktion hinzufügen, 
haben aber eine Ressourcenbegrenzung und werden die ALU getaktet 
aufbauen - sonst geht's nicht.

Tja, da hast Du Recht. Aber wir haben nur ein Semester und zwei Stunden 
je Woche. Ich würde das auch echt gerne in mehr Zeit machen aber das ist 
eine Uni, keine FH. Wir haben sowieso großes Glück, dass wir das an der 
Physik Fakultät machen dürfen. Informatik gibt es bei uns nicht.
Ich möchte soweit kommen, dass die Teilnehmer die Grundlagen verstanden 
haben und selber kleine Projekte bauen können. Für alles Weitere müssen 
Interessierte dann selber Zeit investieren.

Dann musst du dich halt auf irgendwas spezialisieren, und unter den 
gegebenen Bedingungen ist eine Kombination aus "Kombinatorik", 
"Register" und "fertige IP einbinden" durchaus sinnvoll. Für "sinnvolle 
IP selbst entwickeln" reicht die Zeit nicht.

Das ist dann zwar oberflächlich, aber wenigstens nützlich. Die 
Alternative wäre ein Kurzvortrag zu jedem Thema, welches vom Niveau 
nicht über das durchschnittliche Blog hinausgeht und in der Klausur auf 
"auswendig lernen und aufschreiben" hinausläuft.

Also Klausur gibt es nicht, soll nur die Teilnehmer  motivierten und ein 
paar Grundlagen vermitteln. Also den Einstieg ins Thema etwas begleiten. 
Wir sehen halt dass bei uns in der Physik für einige Aufgaben FPGAs 
verwendet werden, es aber keine Veranstaltung dazu gab. Die die das 
verwendet haben haben sich das also selbst beigebracht wie ich ja auch. 
Und damit das etwas weniger steinig wird gibt es jetzt einen Kurs.

Weltbester FPGA-Pongo schrieb im Beitrag #4777302:
> Was wird denn da gemacht und mit welchem Ziel? Wäre es nicht sinnvoller,
> erst die Grundlagen zu erörtern und dann die Anwendung zu starten?

Das wäre bestimmt sinnvoller, aber darauf haben wir keinen Einfluss. 
Hier in der Physik gibt es eben Arbeiten teilweise mit Abschluss 
(Master/Diplom) oder auch einfach so muss etwas gebaut werden und da 
fällt die Wahl eben auch manchmal auf einen FPGA. Das sind aber 
Physiker, die haben nichts zu dem Thema gelernt. Und weil da aber dann 
der FPGA verwendet werden soll oder es eben nicht anders geht, bringen 
sich die das dann auch bei.
Die Ziele sind sehr unterschiedlich, also von Bilderkennung und 
Messwerterfassung bis zur Verwendung eines einzelnen MMCM von Xilinx 
weil man den zur Laufzeit rekonfigureiren kann und davon auch mehrere im 
FPGA hat.

Jetzt in dem Kurs versuchen wir die Grundlagen beizubringen was aber 
auch schwer ist in einem Semester und nur 1,5 Stunden je Woche. Ganz 
trocken soll das ja auch nicht sein.

Ist das eigentlich das Nexys 4 Video?

Das gibt es nicht. Es gibt aber ein Nexys Video (mit XC7A200T).