Verilog

這次開發 RSA 256 ，整體來說我覺得比 2010 年那時候順多了。
2010 年因為第一次接觸 verilog 和 FPGA，在兩個月內要衝出 RSA 256，自然也不會懂什麼 valid/ready， 現在回去看介面都是用 start 配 ready，相當於只有 i_valid 跟 o_valid，除此之外都是簡單暴力的狀態機， 放一下那時候報告畫的 state diagram 給大家笑一下，根本大雜燴什麼都攪在一起。

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上一回設定好 testbench 之後，終於可以來寫 verilog 了，這回就來看看我們怎麼用我們這套 Testbench， 搭配 verilog 的 pipeline 設計來實作 RSA256。

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準備好 C model 和 SystemC 之後，我們的主角 verilator 終於帥氣登場啦。

verilator 會做什麼呢？它的使用流程是這樣子的，它會先分析你寫的 verilog/system verilog 檔案， 然後把它轉成一個 C++ 的標頭檔與實作，裡面的 class 會模擬你寫的 verilog 的行為。
接著你寫另一個 C++ 程式，初始化 verilator 產生出來的 class，餵它 clock 和其他你想要測試的信號， 就能模擬 verilog module 在接收這些信號時的行為，詳細的使用方式，一樣請參考強者我同學 johnjohnlin 的 blog 。

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用 verilator 的目的，就是要驗證 verilog 的實作是正確的，但我們又怎麼知道什麼是正確的呢？
就要準備好 C model 跟 SystemC 的實作了。

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有三個月沒有寫新文了，不過沒關係，這裡不像吉他英雄頻道一樣有人會催更新。
故事是這樣子的，最近小弟的生活出現天翻地覆的變化，在忙各種搬家啦什麼的，都沒時間好好寫 code， 一月月初跨年、月中在三年的閉關之後出發去日本待了 10 天，回來月底接著過第二個年，什麼我的一月怎麼不見了？？？

這系列的主題要講電路驗證工具 verilator，本來這篇的標題是 在 2022 年應該要如何開發數位電路， 一直拖就拖到 2023 年，然後說真的，verilator 在取代現有的商用工具上應該還是不夠給力， 各大晶片設計公司也應該都有自己一套開發的流程（沒有的公司是做不出像樣的晶片的）， 沒什麼稱做應該的理由，所以就改成現在這個標題了。

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終於來到我隱藏已久的終極目標了。 沒錯，其實我在拿到這片 FPGA，在想要做什麼的時候，經過一天得到的答案就是這個：Nand2Tetris ， 用 FPGA 真的把這顆 CPU 給做出來，前面什麼 UART、HDMI、BRAM 都不過是前菜罷了，實際上我在下很大一盤棋。
當然，因為我們用的是 verilog 的關係，我們不會真的從 nand gate 開始往上堆，而是用 verilog 內建的運算來實作， 所以 nand2tetris 第一、二章用 nand 弄出邏輯閘和加法器的部分就跳過，直接從 ALU 開始。

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這次的更新比較久一點，故事是這樣子的，在試完 HDMI 之後，我花了一點時間在試著連 FPGA 版上有實體 chip 的其他裝置， 包括：SDRAM、Flash 跟 SDcard。問題是這幾個都沒那麼好連，特別是沒有 LA 的狀況下根本就是瞎子摸象， 只能用 verilator 跑跑波型，波型對了放上去不會動你也不知道是什麼問題。

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上回我們實作了 UART 的輸入輸出，這回就來挑戰板子上有附的另一個介面：HDMI，這個實作出來我們就有影像輸出可以用了呢。
不過因為 HDMI 的難度比起來上升了一個層次，這次我是直接用 icesugar-pro 的範例程式碼 改寫， TMDS 的部分則有參考網路上的 encoder 。

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上一章我們打通了 FPGA 的開源工具鏈，接下來我們就能測試一下 icesugar-pro 有的介面， 首先實作 FPGA 還是需要有輸入輸出，否則也只是弄出一個無法互動的程式，而最簡單的輸出入介面，就當屬 UART 了。
icesugar-pro 的 github 上，也附上了一個 UART 的範例 ， 會不斷對你的電腦輸出 “0” 到 “9”（然後這段 code 還有 bug XD），這篇我們就來寫一個有 tx, rx 的 UART 模組吧。

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故事是這樣子的，今年的 COSCUP 投了一個 System Software 的 session ， 然後該議程軌的主持人自行提供了投稿獎勵，以下 Facebook 原文：

為了鼓勵各位同學投稿、以及體驗知識有價的參與感，在跟Jserv老師討論後，我們將提供兩位 有償 徵稿名額給這邊的同學。
投稿後有獲得錄取的前兩位同學，將會獲得新台幣 2,500 元的獎勵金，以及可以配製成RISC-V核心、運行Linux的FPGA開發板乙張！

獎勵金的部分我就回絕了，畢竟有薪人士拿這個錢道義上說不過去，留給比我有才的許多學生講者比較好。
不過 FPGA 我評估之後就收下了，畢竟 FPGA 難買，之前實驗室玩的 DE2 都要破萬元（然後它竟然停產了），然後有些 project 只用軟體寫實在沒 fu，一直想弄一塊 FPGA 來玩，於是就接受了 FPGA。

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