ChatGPTで8段のFIFOを生成してみました。プロンプトは次のとおりです。
write a 8-bit, 8-depth synchronous fifo in verilog次のコードが生成されました。ほぼ問題のない、期待どおりのコードが生成されました。論理合成を行う場合、メモリ(mem)の初期化に問題がありそうですが、FIFOの動作としては問題なさそうです。
module fifo_8bit_8depth (
input wire clk, // Clock
input wire reset, // Reset
input wire wr_en, // Write enable
input wire rd_en, // Read enable
input wire [7:0] din, // Data input
output reg [7:0] dout, // Data output
output wire full, // FIFO full
output wire empty // FIFO empty
);
reg [7:0] mem [7:0]; // FIFO memory array
reg [2:0] wr_ptr; // Write pointer
reg [2:0] rd_ptr; // Read pointer
reg [3:0] fifo_cnt; // FIFO count
// Write operation
always @(posedge clk or posedge reset) begin
if (reset) begin
wr_ptr <= 3'b0;
end else if (wr_en && !full) begin
mem[wr_ptr] <= din;
wr_ptr <= wr_ptr + 1;
end
end
// Read operation
always @(posedge clk or posedge reset) begin
if (reset) begin
rd_ptr <= 3'b0;
dout <= 8'b0;
end else if (rd_en && !empty) begin
dout <= mem[rd_ptr];
rd_ptr <= rd_ptr + 1;
end
end
// FIFO count
always @(posedge clk or posedge reset) begin
if (reset) begin
fifo_cnt <= 4'b0;
end else begin
case ({wr_en, rd_en})
2'b01: fifo_cnt <= fifo_cnt - 1; // Read operation
2'b10: fifo_cnt <= fifo_cnt + 1; // Write operation
default: fifo_cnt <= fifo_cnt; // No operation or simultaneous read/write
endcase
end
end
// FIFO full and empty flags
assign full = (fifo_cnt == 4'b1000);
assign empty = (fifo_cnt == 4'b0000);
endmodule
FPGA and Verilog Export Custom ChatGPT
次のコードは、”FPGA and Verilog Export”というカスタム版のChatGPTで生成したコードです。プロンプトは、先ほどと同じ”write a 8-bit, 8-depth synchronous fifo in verilog”です。FullやEmptyの信号がレジスタ出力になっている点が、ノーマルのChatGPTの出力と異なります。論理合成を行う場合、メモリ(fifo_mem)の初期化に問題がありそうですが、プロンプトで指定を行えば、論理合成に対応したコードが出力されるのかもしれません。
module fifo_8x8 (
input wire clk, // Clock input
input wire rst, // Reset input (active high)
input wire wr_en, // Write enable
input wire rd_en, // Read enable
input wire [7:0] din, // Data input
output reg [7:0] dout, // Data output
output reg full, // FIFO full flag
output reg empty // FIFO empty flag
);
reg [7:0] fifo_mem [0:7]; // FIFO memory array
reg [2:0] wr_ptr = 3'b0; // Write pointer
reg [2:0] rd_ptr = 3'b0; // Read pointer
reg [3:0] count = 4'b0; // FIFO count
// Write operation
always @(posedge clk or posedge rst) begin
if (rst) begin
wr_ptr <= 3'b0;
end else if (wr_en && !full) begin
fifo_mem[wr_ptr] <= din;
wr_ptr <= wr_ptr + 1;
end
end
// Read operation
always @(posedge clk or posedge rst) begin
if (rst) begin
rd_ptr <= 3'b0;
dout <= 8'b0;
end else if (rd_en && !empty) begin
dout <= fifo_mem[rd_ptr];
rd_ptr <= rd_ptr + 1;
end
end
// FIFO count and flags
always @(posedge clk or posedge rst) begin
if (rst) begin
count <= 4'b0;
full <= 1'b0;
empty <= 1'b1;
end else begin
// Update count
if (wr_en && !full && (!rd_en || empty)) begin
count <= count + 1;
end else if (rd_en && !empty && (!wr_en || full)) begin
count <= count - 1;
end
// Update flags
full <= (count == 4'd8);
empty <= (count == 4'd0);
end
end
endmoduleテストベンチについても、”create a testbench for the fifo.”とプロンプトを入力するだけで、申し分のないコードが生成されました。
module tb_fifo_8x8;
// Parameters
localparam CLK_PERIOD = 10; // Clock period in time units
// Testbench signals
reg clk;
reg rst;
reg wr_en;
reg rd_en;
reg [7:0] din;
wire [7:0] dout;
wire full;
wire empty;
// Instantiate the FIFO module
fifo_8x8 uut (
.clk(clk),
.rst(rst),
.wr_en(wr_en),
.rd_en(rd_en),
.din(din),
.dout(dout),
.full(full),
.empty(empty)
);
// Generate clock signal
initial begin
clk = 0;
forever #(CLK_PERIOD / 2) clk = ~clk;
end
// Testbench procedure
initial begin
// Initialize signals
rst = 1;
wr_en = 0;
rd_en = 0;
din = 8'b0;
// Release reset after a few cycles
#(2 * CLK_PERIOD);
rst = 0;
// Write data to the FIFO
@(negedge clk);
wr_en = 1;
din = 8'hA1; // Write 0xA1
@(negedge clk);
din = 8'hB2; // Write 0xB2
@(negedge clk);
din = 8'hC3; // Write 0xC3
@(negedge clk);
din = 8'hD4; // Write 0xD4
@(negedge clk);
din = 8'hE5; // Write 0xE5
@(negedge clk);
din = 8'hF6; // Write 0xF6
@(negedge clk);
din = 8'h07; // Write 0x07
@(negedge clk);
din = 8'h18; // Write 0x18
@(negedge clk);
wr_en = 0; // Stop writing
// Attempt to write when FIFO is full
@(negedge clk);
wr_en = 1;
din = 8'h99;
@(negedge clk);
wr_en = 0;
// Read data from the FIFO
@(negedge clk);
rd_en = 1;
@(negedge clk);
@(negedge clk);
@(negedge clk);
@(negedge clk);
@(negedge clk);
@(negedge clk);
@(negedge clk);
@(negedge clk);
rd_en = 0; // Stop reading
// Attempt to read when FIFO is empty
@(negedge clk);
rd_en = 1;
@(negedge clk);
rd_en = 0;
// End of simulation
#(2 * CLK_PERIOD);
$finish;
end
// Monitor signals
initial begin
$monitor("Time: %0t | rst: %b | wr_en: %b | rd_en: %b | din: %h | dout: %h | full: %b | empty: %b",
$time, rst, wr_en, rd_en, din, dout, full, empty);
end
endmodule