Chess_SoC
수강정보 : ITEC0412-001/SoC 설계 및 프로그래밍/문병인 교수님
SoC 설계 및 프로그래밍 강의를 수강하면서 진행한 텀프로젝트를 정리하여 공유한 포트폴리오입니다.
Github reposotory
GitHub - Kim-Jiwan/Chess_SoC
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1. 프로젝트 개요
본 강의에서 학습한 verilog HDL, C 프로그래밍, FPGA 및 xilinx vivado를 사용하여 제작한 프로젝트입니다.
사용한 HW는 7segment, text lcd, TFT lcd(4.3inch), pushbutton 입니다.
본 repo에 PS영역에서 사용한 main.c와 ip repo를 업로드하였습니다.
Chess on Zynq
본 강의에서 사용하는 보드인 Zynq-7000을 사용해서 구현한 체스게임입니다.
- UART 통신을 통해 좌표, 움직일 말을 입력받 을수 있습니다. (pw A2 A3) 형식
- PS의 알고리즘으로 선택한 좌표로 말을 이동할 수 있습니다.
- 만약 잘못된 turn에 이동하려고 시도하면(white turn에 black piece 이동) 경고 메세지를 출력하면서 다시 입력받습니다.
- push button을 눌러서 interrupt service routine을 호출할 수 있고, 이동 확정과 되돌리기 기능을 구현했습니다.
- turn이 바뀔 때 마다 99.99초 timer가 초기화됩니다.
2. Design overview
2-1. Block diagram & design
UART로 부터 input 정보를 받고, 각 PS에서 처리 후 각 IP에 뿌려주는 방식입니다. 그리고 push button을 통해 ISR에 진입합니다.
2-2. Flow chart
3. SDK
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include "ff.h"
#include "xil_printf.h"
#include "xil_io.h"
#include "xil_exception.h"
#include "xparameters.h"
#include "xscugic.h"
#include "pushbutton.h"
#include "textlcd.h"
#include "timer_seven_seg.h"
// Above are header file for interrupt
/////
#include "xil_types.h"
#include "xuartps_hw.h"
/////
/////
#define CR 0x0D // carriage return
#define FORM_MAX 20 // number maximum
#define NAME_MAX 10 // name maximum
/////
#define TextLine1 0 // Text LCD line1 indicator
#define TextLine2 1 // Text LCD line2 indicator
#define SP 0x20 // Space
#define MAX 17 // Number maximum
#define TextLine1 0 // Text LCD line1 indicator
#define TextLine2 1 // Text LCD line2 indicator
#define SP 0x20 // Space
#define MAX 17 // Number maximum
#define INTC_DEVICE_ID XPAR_SCUGIC_0_DEVICE_ID
#define INTC_DEVICE_INT_ID 31
static FATFS fatfs;
static FIL fil;
static char white_turn[32] = "wt.bin";
static char black_turn[32] = "bt.bin";
static char chess_board[32] = "cb.bin"; // cb : chess board
static char king_white[32] = "kw.bin"; // kw : king white
static char king_black[32] = "kb.bin"; // kb : king black
static char queen_white[32] = "qw.bin"; // qw : queen white
static char queen_black[32] = "qb.bin"; // qb : queen black
static char rook_white[32] = "rw.bin"; // rw : rook white
static char rook_black[32] = "rb.bin"; // rb : rook black
static char bishop_white[32] = "bw.bin";
static char bishop_black[32] = "bb.bin";
static char night_white[32] = "nw.bin";
static char night_black[32] = "nb.bin";
static char pawn_white[32] = "pw.bin";
static char pawn_black[32] = "pb.bin";
static int vertical_formation[9] = {0, 34, 68, 102, 136, 170, 204, 238, 272};
static int horizontal_formation[9] = {208, 242, 276, 310, 344, 378, 412, 446, 480};
static int Data;
static int R;
static int G;
static int B;
FRESULT Res;
TCHAR *Path = "0:/";
u32 * buffer[65280];
u32 data_size = 4 * 65280; // 4byte * buffer_size because integer(u32) is 4byte
u32 NumBytesRead;
XScuGic InterruptController; // Instance of the Interrupt Controller
static XScuGic_Config *GicConfig; // The configuration parameters of the controller
void SD_read(char *filename);
void TFTLCD_write_background();
void TFTLCD_write_sector(char horizontal, int vertical);
void TFTLCD_write_turnflag(char *filename);
void move(int start[2], int end[2], char *piece_moved);
void chess_default();
void InitMsg(void);
void PrintChar(u8 *str);
void PrintMsg(u8 *str);
void GetPieceFormation(u8 *piece_formation);
void SetPiece(u8 *start_piece);
void InitValue(u8 *formation, u8 *piece);
int GicConfigure(u16 DeviceId);
void ServiceRoutine(void *CallbackRef);
//void GetTextLine(char *ReadReg, unsigned int TextLine);
//void ReadTLCDReg(void);
char *piece;
int sp[2];
int ep[2];
int turn_flag = 1;
int flag = 0;
int main()
{
// TRUE : white turn
// FALSE : black turn
int Status;
//////
u32 CntrlRegister;
u8 piece_formation[FORM_MAX] = {0, };
char start_piece[2];
char start_point[2];
char end_point[2];
char *ptr;
//////
int i = 0;
char line1[17];//line1[16]; ZYNQ CHESS
char line2[17];//line2[17]; Player1 - WHITE
char line3[17];//line3[17]; Player2 - BLACK
char lineW[17];//lineW[17]; PUSH THE BUTTON
char lineB[17];//lineB[17]; PB2:UNDO|PB3:DO
sprintf(line1, " ZYNQ CHESS ");
sprintf(lineW, " PLAYER1 - WHITE");
sprintf(lineB, " PLAYER2 - BLACK");
sprintf(line2, " PUSH THE BUTTON");
sprintf(line3, " PB2:UNDO|PB3:DO");
CntrlRegister = XUartPs_ReadReg(XPAR_PS7_UART_1_BASEADDR, XUARTPS_CR_OFFSET);
XUartPs_WriteReg( XPAR_PS7_UART_1_BASEADDR, XUARTPS_CR_OFFSET,
((CntrlRegister & ~XUARTPS_CR_EN_DIS_MASK) | XUARTPS_CR_TX_EN | XUARTPS_CR_RX_EN) );
NumBytesRead = 0;
InitMsg();
chess_default();
while(TRUE)
{
if((turn_flag==1)) {
TIMER_SEVEN_SEG_mWriteReg(XPAR_TIMER_SEVEN_SEG_0_S00_AXI_BASEADDR, 4, 1);
TIMER_SEVEN_SEG_mWriteReg(XPAR_TIMER_SEVEN_SEG_0_S00_AXI_BASEADDR, 4, 0);
do {
for(i = 0; i < 4; i++)
{
TEXTLCD_mWriteReg(XPAR_TEXTLCD_0_S00_AXI_BASEADDR, i*4, line1[i*4+3] + (line1[i*4+2]<<8) + (line1[i*4+1]<<16) + (line1[i*4]<<24));
TEXTLCD_mWriteReg(XPAR_TEXTLCD_0_S00_AXI_BASEADDR, i*4+16, lineW[i*4+3] + (lineW[i*4+2]<<8) + (lineW[i*4+1]<<16) + (lineW[i*4]<<24));
}
PrintChar("Enter the piece and start, end formation(format : pw A2 A3) : ");
GetPieceFormation(piece_formation);
ptr = strtok(piece_formation, " ");
strcpy(start_piece, ptr);
ptr = strtok(NULL, " ");
strcpy(start_point, ptr);
ptr = strtok(NULL, " ");
strcpy(end_point, ptr);
if (start_piece[1] == 'b') {
PrintChar("It is the white turn. Please reenter\n");
TFTLCD_write_turnflag(&white_turn);
sleep(4);
TFTLCD_write_turnflag(&chess_board);
continue;
}
} while(start_piece[1] != 'w');
SetPiece(start_piece); // Setting pointer of piece wanted to move
sp[0] = start_point[0];
sp[1] = (int)start_point[1] - 48;
ep[0] = end_point[0];
ep[1] = (int)end_point[1] - 48;
move(sp, ep, piece);
for(i = 0; i < 4; i++)
{
TEXTLCD_mWriteReg(XPAR_TEXTLCD_0_S00_AXI_BASEADDR, i*4, line2[i*4+3] + (line2[i*4+2]<<8) + (line2[i*4+1]<<16) + (line2[i*4]<<24));
TEXTLCD_mWriteReg(XPAR_TEXTLCD_0_S00_AXI_BASEADDR, i*4+16, line3[i*4+3] + (line3[i*4+2]<<8) + (line3[i*4+1]<<16) + (line3[i*4]<<24));
}
turn_flag=3;
flag = 1;
// Jump to function that process interrupt(push button)
Status = GicConfigure(INTC_DEVICE_ID);
if (Status != XST_SUCCESS) {
xil_printf("GIC Configure Failed\r\n");
return XST_FAILURE;
}
}
else if(turn_flag==0)
{
TIMER_SEVEN_SEG_mWriteReg(XPAR_TIMER_SEVEN_SEG_0_S00_AXI_BASEADDR, 4, 2);
TIMER_SEVEN_SEG_mWriteReg(XPAR_TIMER_SEVEN_SEG_0_S00_AXI_BASEADDR, 4, 0);
for(i = 0; i < 4; i++)
{
TEXTLCD_mWriteReg(XPAR_TEXTLCD_0_S00_AXI_BASEADDR, i*4, line1[i*4+3] + (line1[i*4+2]<<8) + (line1[i*4+1]<<16) + (line1[i*4]<<24));
TEXTLCD_mWriteReg(XPAR_TEXTLCD_0_S00_AXI_BASEADDR, i*4+16, lineB[i*4+3] + (lineB[i*4+2]<<8) + (lineB[i*4+1]<<16) + (lineB[i*4]<<24));
}
do {
PrintChar("Enter the piece and start, end formation(format : pb A7 A6) : ");
GetPieceFormation(piece_formation);
ptr = strtok(piece_formation, " ");
strcpy(start_piece, ptr);
ptr = strtok(NULL, " ");
strcpy(start_point, ptr);
ptr = strtok(NULL, " ");
strcpy(end_point, ptr);
if (start_piece[1] == 'w') {
PrintChar("It is the black turn. Please reenter\n");
TFTLCD_write_turnflag(&black_turn);
sleep(4);
TFTLCD_write_turnflag(&chess_board);
continue;
}
} while(start_piece[1] != 'b');
SetPiece(start_piece); // Setting pointer of piece wanted to move
sp[0] = start_point[0];
sp[1] = (int)start_point[1] - 48;
ep[0] = end_point[0];
ep[1] = (int)end_point[1] - 48;
move(sp, ep, piece);
for(i = 0; i < 4; i++)
{
TEXTLCD_mWriteReg(XPAR_TEXTLCD_0_S00_AXI_BASEADDR, i*4, line2[i*4+3] + (line2[i*4+2]<<8) + (line2[i*4+1]<<16) + (line2[i*4]<<24));
TEXTLCD_mWriteReg(XPAR_TEXTLCD_0_S00_AXI_BASEADDR, i*4+16, line3[i*4+3] + (line3[i*4+2]<<8) + (line3[i*4+1]<<16) + (line3[i*4]<<24));
}
turn_flag=3;
flag = 0;
// Jump to function that process interrupt(push button)
Status = GicConfigure(INTC_DEVICE_ID);
if (Status != XST_SUCCESS) {
xil_printf("GIC Configure Failed\r\n");
return XST_FAILURE;
}
}
}
}user define function은 github repo의 main.c 파일 및 문서를 통해 확인하시면 됩니다.
4. 한계점
4-1. 체스 알고리즘 구현 실패
프로젝트의 처음 목표는 체스 알고리즘을 이용해서 컴퓨터 대전까지 구현하는 것 이였습니다. 하지만 코딩 실력 부족으로 PS에 체스 알고리즘을 이식하는데 실패했고, TFT 상에 체스 게임을 출력하는데 그쳤습니다.
시간이 더 있었다면 현재 체스말의 위치를 기억하는 logic을 추가하여 이동가능한 영역을 표시하는 기능을 추가하고 싶었는데 그러지 못해서 아쉽습니다.
4-2. timer가 끝날 때 interrupt를 발생시켜 turn을 넘기는 기능을 구현 실패
PL 상에서 IP간의 interconnect를 이해하지 못해서 구현에 실패했습니다. 다른 조에서 이 기능을 구현했는데, push button IP에 wire을 연결해 timer의 각 자릿수가 0이 되었을 때 turn을 변경하라는 signal을 보내주는 방식이였습니다.
5. 후기
전자공학부에 입학하고 들었던 과목중에 제일 어려웠고 텀프로젝트도 힘들었지만, 제일 배워간게 많았고 실력이 늘었다는 느낌이 많이 들었습니다.
개인적으로 전자공학을 제대로 이해하려면 꼭 들어아하는 과목이라고 생각합니다. 그만큼 디지털회로와 FPGA를 이해하는데 많은 도움이 되었습니다.
후배분들이 이 문서를 본다면 본 강의 수강하기를 추천드립니다!
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