forked from tanchou/Verilog
Add README and project documentation for FPGA and ESP32 integration
This commit is contained in:
Gamenight77
169
README.md
169
README.md
@@ -1,160 +1,8 @@
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# Verilog
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# Verilog
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## Semaine 1
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## [Semaine 1](/Semaine_1/)
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Jour 1 :
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Matin :
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Exercices HDLbits :
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- Vectors
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- Modules : hierarchy
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- Procedures (commencer)
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Aprèm :
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Exercices HDLbits :
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- Procedures
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- More Verilog features
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- Circuits
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Début de la mise en place de l’environnement :
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Téléchargement de oss-cad (tools chain) pour simuler et synthétiser le verilog HDL
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Essaie sur des modules verilog
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Jour 2 :
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Matin :
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Exercices HDLbits :
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Latches & flip flop
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Lecture de doc
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Aprèm :
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Exercices HDLbits :
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Counters
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Galère sur la mise en place de l’environnement avec de outils open source :
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Telechargement et instalation du driver opensource pour le tang nano avec Z-Diag,
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Jour 3 :
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Matin :
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Lecture documentation sur le capteur ultrasonic
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Implémentation du fonctionnement du capteur afin de tester du code en simulation
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Aprèm :
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Implementation du module qui permet de mesurer la distance en communiquant avec le capteur
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Implémentation du module qui permet de transformer la distance en affichage sur les 6 leds pour faire comme un capteur de recul
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Implémentation du module top qui met en corrélation les deux module précédent afin de faire le system de radar de recul
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Installation de logiciel propriétaire gowin fpga en attendant
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Prise en main du logiciel avec des programme simple
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Premier montage du capteur sur la breadboard
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Refonte du module de mesure car finalement le capteur fonctionne sur un seul fil bi directionnel + implémentation de la mesure continue
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Programmation sur fpga fonctionnel
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Lecture de doc sur la led ws2812
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Implémentation des modules et du test bench
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Fail
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Jour 4 :
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Matin :
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Lecture documentation sur le protocole UART (serial)
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Implémentation du module uart_tx transmision encoding ainsi que sa tb
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Implémentation du module uart_rx reception decoding ainsi que sa tb
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Implémentation du module uart_tx_rx qui permet de communiquer facilement en uart ainsi que sa tb
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Il suffit de lier le fils TX au RX du deuxième dispositif et lier son TX a notre RX, quand on souhaite envoyer des données il suffit d’y inscrire un byte (octet) dans data_in puis de donner une impulsion sur start, pour recevoir on sais que l’on a des données a lire quand valid est a 1
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Preparation pour cree un top-module qui permet de transmettre la distance mesurer par le capeur au pc en uart
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Aprèm :
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Implémentation d’un nouveau module qui regroupe celui de la transmission et du capteur ultrason afin d'essayer d'envoyer la distance mesurée par le capteur à l'ordinateur
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Essaie reussi, valeur envoyer par le tx depuis le fpga et recupéré par un script python
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Création nouveau modules pour utiliser l’uart dans les deux sens, depuis le pc on envoie un chiffre entre 0 & 5 et sa toggle la led correspondante sur le fpga et celui-ci nous renvoie son état actuel.
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Plein de soucis et de bug
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Lecture de code exemple trouver sur un git, résolution de certain problème
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Jour 5 :
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Lecture de code d’autrui
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Essaie de différent code
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Réflexion sur la conception du projet qui consiste a utiliser un esp32 avec le tang nano 20k
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## Semaine 2
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Jour 6 :
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Matin :
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Remise dans le bain
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Réflexion sur projet à faire avec un FPGA (tang nano 20k) et un esp32 :
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Le but global est de pouvoir se connecter à l'esp32 et ensuite de pouvoir communiquer avec le pc (ou autre appareil connecté en USB au FPGA)
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l'esp 32 agis comme esclave pour le FPGA et sert uniquement de portail wifi, le FPGA quand à lui, fera le lien entre les appareils en wifi et le périphérique USB
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[ PC via USB-C ] ←→ [ FPGA (Tang Nano 20K) ] ←→ [ ESP32 ] ←→ [ Clients en Wi-Fi ]
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## [Semaine 2](/Semaine_2/)
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## Cheat sheet
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## Cheat sheet
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@@ -164,5 +12,14 @@ iverilog -o Nom_de_sortie.vvp .\source1.v .\tb_1.v
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#### Upload on fpga
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#### Upload on fpga
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yosys -p "synth_ecp5 -json design.json" counter.v
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rem https://github.com/YosysHQ/apicula
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nextpnr-gowin --chip GW2AR-LV18QN88C8/I7 --json design.json --asc design.asc
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yosys -p "read_verilog blink_led.v; synth_gowin -json blink_led_c.json"
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set DEVICE=GW2AR-LV18QN88C8/I7
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set BOARD=tangnano20k
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nextpnr-himbaechel --json blink_led_c.json --write pnr_blink_led.json --device %DEVICE% --vopt cst=blink_led.cst --vopt family=GW2A-18C
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gowin_pack -d %DEVICE% -o blink_led_c.fs pnr_blink_led.json
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openfpgaloader -b %BOARD% blink_led_c.fs
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90
Semaine_1/README.md
Normal file
90
Semaine_1/README.md
Normal file
@@ -0,0 +1,90 @@
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# Verilog
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## Semaine 1
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### Jour 1
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**Matin :**
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- Exercices HDLbits :
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- Vectors
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- Modules : hierarchy
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- Procedures (commencé)
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**Après-midi :**
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- Exercices HDLbits :
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- Procedures
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- More Verilog features
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- Circuits
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- Début de la mise en place de l’environnement :
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- Téléchargement de oss-cad (toolchain) pour simuler et synthétiser le Verilog HDL
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- Essais sur des modules Verilog
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### Jour 2
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**Matin :**
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- Exercices HDLbits :
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- Latches & Flip-flops
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- Lecture de documentation
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**Après-midi :**
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- Exercices HDLbits :
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- Counters
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- Difficultés sur la mise en place de l’environnement avec des outils open source :
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- Téléchargement et installation du driver open source pour le Tang Nano avec Z-Diag
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### Jour 3
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**Matin :**
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- Lecture de documentation sur le capteur ultrasonique
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- Implémentation du fonctionnement du capteur pour tester du code en simulation
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**Après-midi :**
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- Implémentation du module de mesure de distance via le capteur
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- Implémentation du module de conversion distance → affichage sur 6 LEDs (type capteur de recul)
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- Implémentation du module top combinant les deux modules précédents (système de radar de recul)
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- Installation du logiciel propriétaire Gowin FPGA
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- Prise en main du logiciel avec des programmes simples
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- Premier montage du capteur sur breadboard
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- Refonte du module de mesure (capteur avec un seul fil bidirectionnel) + mesure continue
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- Programmation sur FPGA fonctionnelle
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- Lecture de documentation sur les LEDs WS2812
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- Implémentation des modules + testbench
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- Échec
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### Jour 4
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**Matin :**
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- Lecture de documentation sur le protocole UART (série)
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- Implémentation :
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- `uart_tx` (transmission + encodage) + testbench
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- `uart_rx` (réception + décodage) + testbench
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- `uart_tx_rx` (communication complète) + testbench
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- Explication : relier TX du module A au RX du module B et inversement. Pour envoyer des données, inscrire un byte dans `data_in` et donner une impulsion sur `start`. Pour recevoir, attendre que `valid` passe à 1.
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- Préparation d’un `top-module` pour transmettre la distance mesurée par le capteur au PC via UART
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**Après-midi :**
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- Implémentation d’un module combinant capteur + transmission UART pour envoyer la distance au PC
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- Essai réussi : données envoyées via TX depuis le FPGA, reçues par un script Python
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- Création d’un module UART bidirectionnel :
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- Depuis le PC, on envoie un chiffre entre 0 et 5 → la LED correspondante toggle sur le FPGA
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- Le FPGA renvoie l’état actuel
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- De nombreux bugs
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- Lecture de code exemple trouvé sur GitHub, résolution partielle des problèmes
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### Jour 5
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- Lecture de code tiers
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- Essais de différents codes
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- Réflexion sur la conception du projet final :
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- Utilisation d’un ESP32 avec le Tang Nano 20K
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85
Semaine_2/Projet_esp32/Projet_esp32.md
Normal file
85
Semaine_2/Projet_esp32/Projet_esp32.md
Normal file
@@ -0,0 +1,85 @@
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# Projet FPGA (Tang Nano 20K) + ESP32
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## Objectif global
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Le but est de pouvoir se connecter à l’ESP32 via Wi-Fi, et de communiquer avec un PC (ou autre appareil USB connecté au FPGA).
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|
L’ESP32 agit comme **esclave** pour le FPGA et sert uniquement de **portail Wi-Fi**.
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|
Le FPGA fait le lien entre les appareils Wi-Fi et le périphérique USB.
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## Rôles des composants
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### FPGA (Tang Nano 20K)
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|
- Gère l’interface UART avec l’ESP32
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|
- Gère la communication USB avec le PC
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|
- Fait le routage bidirectionnel des données (mux / buffer intelligent)
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### ESP32
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|
- Crée un réseau Wi-Fi local
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|
- Écoute via une connexion UART avec le FPGA
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|
- Reçoit les commandes du FPGA et envoie les données des clients Wi-Fi
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### PC (ou autre appareil USB)
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|
- Envoie et reçoit des données (via terminal série ou logiciel personnalisé)
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## Architecture
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```
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[ PC via USB ]
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│
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┌───────▼────────┐
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|
│ uart_usb │ <— UART avec le PC
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└──────┬─────────┘
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||||||
|
│
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|
▼
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┌──────────────┐
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||||||
|
│ uart_core │ <— Routeur/contrôleur central
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||||||
|
└────┬────┬────┘
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||||||
|
│ │
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┌─────────────┘ └────────────┐
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|
▼ ▼
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|
[uart_wifi] [user_logic] (LEDs)
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|
<— UART avec ESP32 (comporte les modules fonctionnels)
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```
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## Détails des modules
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### `uart_usb`
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- Interface UART vers le PC (via USB-UART)
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|
- Peut utiliser un convertisseur USB-UART via `uart_rx_pc` / `uart_tx_pc`
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- Fournit :
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- `rx_data`, `rx_valid`, `rx_ready`
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- `tx_data`, `tx_valid`, `tx_ready`
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### `uart_wifi`
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|
- Interface UART avec l’ESP32
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|
- Même interface que `uart_usb`, mais avec `uart_rx_esp` / `uart_tx_esp`
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|
- Sert à la communication Wi-Fi
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### `uart_core`
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- Module central de routage UART
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|
- Gère la logique de communication :
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|
- Lecture des commandes depuis le PC → envoie à l’ESP32
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|
- Réception de réponse de l’ESP32 → envoie au PC
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- Peut être codé comme une FSM maître ou un router simple
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## Signaux principaux
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| Signal | Description |
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|------------------------|------------------------------------------------------|
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| `uart_rx_pc` | UART RX depuis le PC |
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| `uart_tx_pc` | UART TX vers le PC |
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| `uart_rx_esp` | UART RX depuis l’ESP32 |
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|
| `uart_tx_esp` | UART TX vers l’ESP32 |
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|
| `fifo_rx_pc_to_esp` | Données du PC à transférer à l’ESP32 |
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| `fifo_rx_esp_to_pc` | Données de l’ESP32 à transférer au PC |
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|
| `link_manager` | Logique de contrôle des transferts entre buffers/UART|
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||||||
|
| `status_led` | Gestion des LEDs de statut |
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@@ -1,78 +0,0 @@
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|||||||
Projet à faire avec un FPGA (tang nano 20k) et un esp32 :
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|
||||||
Le but global est de pouvoir se connecter à l'esp32 et ensuite de pouvoir communiquer avec le pc (ou autre appareil connecté en USB au FPGA)
|
|
||||||
l'esp 32 agis comme esclave pour le FPGA et sert uniquement de portail wifi, le FPGA quand à lui, fera le lien entre les appareils en wifi et le périphérique USB
|
|
||||||
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||||||
[ PC via USB-C ] ←→ [ FPGA (Tang Nano 20K) ] ←→ [ ESP32 ] ←→ [ Clients en Wi-Fi ]
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Rôles des composants
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||||||
FPGA (Tang Nano 20K) :
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- Gère l’interface UART avec l’ESP32
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||||||
- Gère la communication USB avec le PC
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||||||
- Fait le routage bidirectionnel des données (une sorte de mux / buffer intelligent)
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ESP32 :
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- Crée un réseau Wi-Fi local
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- Écoute via une connexion série (UART) avec le FPGA
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||||||
- Reçoit des commandes du FPGA et envoie les données des clients Wi-Fi
|
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||||||
PC (ou autre appareil USB) :
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- Peut recevoir/envoyer des données (par exemple, un terminal série ou un logiciel personnalisé)
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Architecture
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[ PC via USB ]
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│
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┌───────▼────────┐
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│ uart_usb │ <— UART avec le PC
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|
||||||
└──────┬─────────┘
|
|
||||||
│
|
|
||||||
▼
|
|
||||||
┌──────────────┐
|
|
||||||
│ uart_core │ <— Routeur/contrôleur central
|
|
||||||
└────┬────┬────┘
|
|
||||||
│ │
|
|
||||||
┌─────────────┘ └────────────┐
|
|
||||||
▼ ▼
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|
||||||
[uart_wifi] [user_logic] (capteur, LEDs, etc.)
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|
||||||
<— UART avec ESP32 (comporte les modules fonctionnels)
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||||||
uart_usb
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||||||
Interface UART vers le PC (via USB-UART)
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||||||
Peut utiliser un convertisseur USB-UART sur uart_rx_pc / uart_tx_pc
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||||||
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Fournit :
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||||||
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rx_data, rx_valid, rx_ready
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||||||
tx_data, tx_valid, tx_ready
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||||||
uart_wifi
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UART avec l'ESP32
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Même interface que uart_usb, mais sur uart_rx_esp / uart_tx_esp
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||||||
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||||||
Sert à communiquer avec le monde Wi-Fi
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uart_core
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Module central de routage UART
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||||||
C’est lui qui gère la logique :
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Tu peux le coder comme un FSM maître ou un router
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Il fait par exemple :
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Lecture des commandes depuis le PC → envoie à ESP32
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Réception d’une réponse de l’ESP32 → envoie au PC
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uart_rx_pc UART RX depuis le PC
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uart_tx_pc UART TX vers le PC
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uart_rx_esp UART RX depuis ESP32
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uart_tx_esp UART TX vers ESP32
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||||||
fifo_rx_pc_to_esp Données du PC à transférer à l’ESP
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||||||
fifo_rx_esp_to_pc Données de l’ESP à transférer au PC
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||||||
link_manager Logique de contrôle des transferts entre buffers et UART
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status_led Gère les LEDs de statut
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15
Semaine_2/README.md
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## Semaine 2
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### Jour 6
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**Matin :**
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- Remise en contexte
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- Réflexion sur un projet combinant FPGA (Tang Nano 20K) + ESP32 :
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- Objectif : se connecter à l’ESP32 (Wi-Fi) → communiquer avec le PC (via USB au FPGA)
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- L’ESP32 agit comme un esclave, servant uniquement de portail Wi-Fi
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- Le FPGA fait le lien entre Wi-Fi et périphériques USB
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**Architecture prévue :**
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[ PC via USB-C ] ←→ [ FPGA (Tang Nano 20K) ] ←→ [ ESP32 ] ←→ [ Clients en Wi-Fi ]
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**Après-midi :**
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