SystemC/クロックカウンタ - bambooflow Note

クロックカウンタを作る

ここでは、クロックカウンタを作成することで、モジュール作成、プロセスの作成等について説明する。

サンプル

clock_counter.tgz

• main.cpp
• ClockCounter.h
• ClockCounter.cpp
• Makefile

コンパイル/実行

$ make                       <== コンパイル
$ ./run.x                    <== シミュレーション実行

実行結果

             [[SystemC]] 2.2.0 --- Jun 28 2008 10:19:12
        Copyright (c) 1996-2006 by all Contributors
                    ALL RIGHTS RESERVED
Note: VCD trace timescale unit is set by user to 1.000000e-09 sec.
0 s : CntOut = 0
10 ns : CntOut = 1
60 ns : CntOut = 6
195 ns : CntOut = 20
232 ns : CntOut = 24
732 ns : CntOut = 74

実行すると10nsごとにCntOutが1加算されている。
クロックは、10nsの周期となっている。

モデル説明

階層構造

sc_main
 |===> clockCounter(ClockCounter)

クロックカウンタ・入出力信号

方向	型	信号名	説明
input	bool	clk	クロック入力
output	unsigned int	CntOut	クロックカウント値出力

ソースコード内容

ClcokCounter.h

#ifndef __CLOCK_COUNTER_H
#define __CLOCK_COUNTER_H

#include <systemc.h>

SC_MODULE( ClockCounter )
{
    //-- ports ----------------------------------------------------//
    sc_in_clk            clk;
    sc_out<unsigned int> CntOut; 
 
    //-- signals --------------------------------------------------//
 
    //-- variables ------------------------------------------------//
 
    //-- process functions ----------------------------------------//
    void main_thread();
 
    //-- functions ------------------------------------------------//
    // constructor
    SC_HAS_PROCESS( ClockCounter );
    ClockCounter( sc_module_name );
 
};
 
#endif /* __CLOCK_COUNTER_H */
 

• "#include <systemc.h>"でSystemCライブラリのヘッダをインクルード
• SC_MODULEにてClockCounterモジュールを定義
• クロック信号clkを入力ポートとして定義
• クロックカウント値を出力するためのCntOut信号を出力ポートとして定義
• プロセス間数となるmain_proc関数を定義
• コンストラクタを定義
  • プロセスを持つモジュールのためSC_HAS_PROCESSを定義

ClockCounter.cpp

#include "ClockCounter.h"

// constructor
ClockCounter::ClockCounter( sc_module_name name )
    : sc_module( name )
    , clk( "clk" ) 
    , CntOut( "CntOut" )
{
    // process setting
    SC_THREAD( main_thread );
    //sensitive << clk.pos();
}
 
void ClockCounter::main_thread()
{
    unsigned int cnt = 0;
    CntOut.write( 0 );
 
    while (true)
    {
        //wait();
         wait( clk.posedge_event() );
 
         ++cnt;
         CntOut.write( cnt );
    }
}
 

• コンストラクタ記述内
  • SC_MODULEによりsc_moduleを継承するので、sc_moduleの初期化を記述
  • main_proc関数をSC_THREADに指定
• プロセス関数main_proc記述内
  • クロックカウント値を保持する変数cntを用意、初期値ゼロに設定
  • CntOut信号の出力を初期値ゼロに設定
  • 無限ループ*while(true))を記述
    • wait関数によりクロックの立上りを待つ
    • カウント値のインクリメントしたらCntOutへ出力

main.cpp

#include <systemc.h>
#include "ClockCounter.h"

int sc_main( int argc, char* argv[] )
{
    ClockCounter *clockCounter;
 
    // signals
    sc_clock                 clk( "clk", 10.0, SC_NS );
    sc_signal<unsigned int>  CntOut; 
 
    // module instance & binding
    clockCounter = new ClockCounter( "ClockCounter" );
    sc_assert( clockCounter );
    clockCounter->clk( clk );
    clockCounter->CntOut( CntOut );
 
    /////////////////////////////////////////////////////////////////////////
    // vcd dump
    sc_trace_file *trace_f;
    trace_f = sc_create_vcd_trace_file( "systemc" ); // 出力フェイル名を指定する
    sc_assert( trace_f );
    trace_f->set_time_unit( 1.0, SC_NS );
 
    sc_trace( trace_f, clk, "clk" );
    sc_trace( trace_f, CntOut, "CntOut" );
 
    /////////////////////////////////////////////////////////////////////////
    // initialize
    sc_start( SC_ZERO_TIME );
    cout << sc_time_stamp() << " : " << "CntOut = " << CntOut.read() << endl;
 
    // simulation
    sc_start( 10.0, SC_NS );
    cout << sc_time_stamp() << " : " << "CntOut = " << CntOut.read() << endl;
 
    sc_start( 50.0, SC_NS );
    cout << sc_time_stamp() << " : " << "CntOut = " << CntOut.read() << endl;
 
    sc_start( 135.0, SC_NS );
    cout << sc_time_stamp() << " : " << "CntOut = " << CntOut.read() << endl;
 
    sc_start( 37.0, SC_NS );
    cout << sc_time_stamp() << " : " << "CntOut = " << CntOut.read() << endl;
 
    sc_start( 500.0, SC_NS );
    cout << sc_time_stamp() << " : " << "CntOut = " << CntOut.read() << endl;
 
    /////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 
    delete clockCounter;
    sc_close_vcd_trace_file( trace_f );
 
    return 0;
}
 

• systemc.hヘッダファイルをインクルード
• ClockCounter.hヘッダファイルをインクルード
• メイン関数としてsc_mainを使用
• sc_clockによりクロックを作成、周期は10nsに設定
• CntOut信号を受け取るsc_signalを用意
• ClockCounterをインスタンスする
• clockCounterのclk,CntOut信号を接続
• 波形出力設定, ファイルはVCD形式,clk,CntOut信号を出力対象とする
• シミュレーション実行
  • sc_start(SC_ZERO_TIME)ですべてのプロセスで最初のwaitまで実行
  • sc_start実行後、CntOut信号出力を表示、10nsごとに1カウント去れていることを確認