AIコーディングエージェント CursolにFPGAデザインを作らせます．アプリケーションはNight Riderです．流れるLEDの余韻もPWMで再現させます．
FPGAボードとして，FPGAマガジン特別版No.3の付録基板（応募券方式）を使います．
8連LEDとしてPmodのLEDモジュール（Sipeed）を使います．
● プロンプト
FPGAデザインを設計して，Quartus Primer Lite用のプロジェクトを作ってください
# アプリケーション
8個のLEDの点灯制御
## 点灯パターン
ナイトライダー
## LEDの駆動信号
FPGAのピンで直接駆動する
明るさはPWMで制御する
# HDL
SystemVerilog
# 合成系
Quartus Prime lite
# デバイス
## FPGAチップ
10M08SCE144C8G
## ベースボード
https://github.com/Lathe-Mariel/PCB_CQmax10
## System clock
50MHz
# 物理制約
信号は全て，3.3-V LVCMOS
信号名 | FPGA ピン | 内容
---|---|---
LED0 | 98 | led
LED1 | 101 | led
LED2 | 99 | led
LED3 | 100 | led
LED4 | 96 | led
LED5 | 105 | led
LED6 | 97 | led
LED7 | 106 | led
clk | 88 | System clock(50MHz)
rst_n | 17 | system reset_n● Cursol の応答
Night Rider LED — CQmax10 FPGA Project
8 LED ナイトライダー（KITT スキャナー）パターンを PWM 明るさ制御付きで駆動する SystemVerilog プロジェクトです。
ターゲット
| 項目 | 値 |
|---|---|
| FPGA | Intel MAX 10 10M08SCE144C8G |
| ボード | CQmax10 |
| ツール | Quartus Prime Lite |
| システムクロック | 50 MHz |
構成
night_rider_fpga/
├── night_rider.qpf # Quartus プロジェクト
├── night_rider.qsf # デバイス設定・ピン配置
├── rtl/
│ ├── night_rider_top.sv # トップレベル
│ ├── night_rider.sv # スキャナー位置・明るさ生成
│ └── pwm_controller.sv # 8 bit PWM 出力
└── output_files/ # 合成・配置配線結果（生成物）動作
- スキャナーヘッドが LED0 → LED7 → LED0 … と往復移動（10 ステップ/秒）
- ヘッド LED が最も明るく、離れるほど暗くなる尾光（4 段階の輝度）
- PWM 周波数: 50 MHz / 256 ≈ 195 kHz（ちらつきなし）
ピン配置
| 信号 | FPGA ピン | I/O 標準 |
|---|---|---|
| clk | 88 | 3.3-V LVCMOS |
| rst_n | 17 | 3.3-V LVCMOS |
| led[0] | 98 | 3.3-V LVCMOS |
| led[1] | 101 | 3.3-V LVCMOS |
| led[2] | 99 | 3.3-V LVCMOS |
| led[3] | 100 | 3.3-V LVCMOS |
| led[4] | 96 | 3.3-V LVCMOS |
| led[5] | 105 | 3.3-V LVCMOS |
| led[6] | 97 | 3.3-V LVCMOS |
| led[7] | 106 | 3.3-V LVCMOS |
ビルド手順
- Quartus Prime Lite を起動
- File → Open Project で
night_rider.qpfを開く - Processing → Start Compilation（または Ctrl+L）
- 完了後、
output_files/night_rider_top.sofを Program Device で書き込み
コマンドライン（任意）
Quartus が PATH にある場合:
cd C:\Users\nagai\night_rider_fpga
quartus_sh --flow compile night_rider
quartus_pgm -c USB-Blaster -m jtag -o "p;output_files/night_rider_top.sof"パラメータ調整
rtl/night_rider.sv の STEP_HZ（デフォルト 10）でスキャン速度を変更できます。dist_brightness() 内の値で尾光の長さ・明るさを調整できます。
● 生成された RTL コード
・night_rider_top
// Top-level: 8-LED night rider with PWM brightness control
// Target: CQmax10 (10M08SCE144C8G), 50 MHz system clock
module night_rider_top (
input logic clk,
input logic rst_n,
output logic [7:0] led
);
logic [7:0] brightness [8];
night_rider u_night_rider (
.clk (clk),
.rst_n (rst_n),
.brightness(brightness)
);
pwm_controller u_pwm (
.clk (clk),
.rst_n (rst_n),
.brightness(brightness),
.led_pwm (led)
);
endmodule広げる
・night_rider.sv
// Night rider (KITT scanner) brightness generator
// Head LED is brightest; trailing LEDs fade with distance
module night_rider #(
parameter int NUM_LEDS = 8,
parameter int PWM_WIDTH = 8,
parameter int CLK_HZ = 50_000_000,
parameter int STEP_HZ = 10
) (
input logic clk,
input logic rst_n,
output logic [PWM_WIDTH-1:0] brightness [NUM_LEDS]
);
localparam int STEP_CYCLES = CLK_HZ / STEP_HZ;
localparam int POS_WIDTH = $clog2(NUM_LEDS);
logic [31:0] step_cnt;
logic [POS_WIDTH-1:0] position;
logic direction; // 0: toward LED7, 1: toward LED0
function automatic logic [PWM_WIDTH-1:0] dist_brightness(int unsigned distance);
case (distance)
0: dist_brightness = 8'hFF;
1: dist_brightness = 8'hA0;
2: dist_brightness = 8'h60;
3: dist_brightness = 8'h20;
default: dist_brightness = '0;
endcase
endfunction
always_ff @(posedge clk or negedge rst_n) begin
if (!rst_n) begin
step_cnt <= '0;
position <= '0;
direction <= 1'b0;
end else if (step_cnt >= STEP_CYCLES - 1) begin
step_cnt <= '0;
if (!direction) begin
if (position >= NUM_LEDS'(NUM_LEDS - 1))
direction <= 1'b1;
else
position <= position + POS_WIDTH'(1);
end else begin
if (position == '0)
direction <= 1'b0;
else
position <= position - POS_WIDTH'(1);
end
end else begin
step_cnt <= step_cnt + 32'd1;
end
end
always_comb begin
for (int i = 0; i < NUM_LEDS; i++) begin
int unsigned dist;
dist = (i >= int'(position))
? int'(i) - int'(position)
: int'(position) - int'(i);
brightness[i] = dist_brightness(dist);
end
end
endmodule広げる
・pwm_controller.sv
// PWM controller for direct LED drive
// Shared counter, per-LED duty cycle from brightness values
module pwm_controller #(
parameter int PWM_WIDTH = 8,
parameter int NUM_LEDS = 8
) (
input logic clk,
input logic rst_n,
input logic [PWM_WIDTH-1:0] brightness [NUM_LEDS],
output logic [ NUM_LEDS-1:0] led_pwm
);
logic [PWM_WIDTH-1:0] pwm_cnt;
always_ff @(posedge clk or negedge rst_n) begin
if (!rst_n)
pwm_cnt <= '0;
else
pwm_cnt <= pwm_cnt + PWM_WIDTH'(1);
end
always_comb begin
for (int i = 0; i < NUM_LEDS; i++)
led_pwm[i] = (brightness[i] > pwm_cnt);
end
endmodule広げる