論理回路の講義、および、実験2ハードウェアの復習という観点から、 7SEG LEDの駆動回路の設計課題を出す。
7SEG LED(下図)は16進数のA〜Fを含む数値の表現として よく利用されるデバイスである。 このデバイスは、8つのLEDから構成される。
通常、7SEG LEDはデコーダとセットで利用され、 1桁の16進数(4ビット)の入力を受けて0〜Fを表示する。 しかし、実験3ハードウェアで使うPowerMedusaボード上の7SEG LEDは、 16進数の表現以外の用途にも利用できるように、 あえてデコーダは準備されていない。 そのため、FPGAの出力は7SEG LED中の8個のLEDそれぞれにつながっている。
本課題では、この1桁の16進数(4ビット)の入力を受け、 8個のLEDを適切に点灯させて0〜Fを表現する論理回路を作成する。
7SEG LEDを用いて1桁の16進数0〜Fを表現するため、 その表現方法を図示せよ。 例えば、"1"の表現は下の図のようになる。
1桁の16進数は4ビットで表される。 この4ビットの信号線in[3..0]に対する 8つの出力out[7..0]の出力の真理値表を作成せよ。 なお、out[7..0]と7SEG LEDの各LED対応は、以下の図の通りとする。
課題2で作った真理値表を基に、out[7..0]の各出力の論理関数を示せ。 なお、論理関数はカルノー図、クワイン−マクラスキー法等を使って最小化し、 積和標準形で表すこと。
課題3で作った論理関数をCAD上に実装せよ。 また、入出力をボードにつなぎ、 ボード上の4×nビットの入力を受けて 7SEG LEDにn桁の16進数を表示させ、 正しく回路が実装できたか確認せよ。