]> Joshua Wise's Git repositories - mandelfpga.git/blobdiff - Main.v
git.joshuawise.com / mandelfpga.git / blobdiff
? search:
summary | shortlog | log | commit | commitdiff | tree
raw | inline | side by side
Convert to xc3s1200e, add more units, prepare to add another bit.
[mandelfpga.git] / Main.v
diff --git a/Main.v b/Main.v
index 165a09555a4712c243d578a62a709b9127971f0b..6f8c9389df300af7be4b33d3578b382a0e4e3a4f 100644 (file)
--- a/Main.v
+++ b/Main.v
@@ -10,7 +10,9 @@
 
 `define XRES 640
 `define YRES 480
 
 `define XRES 640
 `define YRES 480
-`define WHIRRRRR 27
+`define WHIRRRRR 47
+
+`define TOPBIT 12
 
 module SyncGen(
        input pixclk,
 
 module SyncGen(
        input pixclk,
@@ -62,9 +64,9 @@ endmodule
 
 module NaiveMultiplier(
        input clk,
 
 module NaiveMultiplier(
        input clk,
-       input [12:0] x, y,
+       input [`TOPBIT:0] x, y,
        input xsign, ysign,
        input xsign, ysign,
-       output reg [12:0] out,
+       output reg [`TOPBIT:0] out,
        output reg sign,
        output reg ovf);
 
        output reg sign,
        output reg ovf);
 
@@ -72,18 +74,18 @@ module NaiveMultiplier(
        begin
                {ovf,out} <=
                        (((y[12] ? (x       ) : 0)   +
        begin
                {ovf,out} <=
                        (((y[12] ? (x       ) : 0)   +
-                         (y[11] ? (x[12:1]) : 0)   +
-                         (y[10] ? (x[12:2]) : 0))  +
-                       (((y[9]  ? (x[12:3]) : 0)   +
-                         (y[8]  ? (x[12:4]) : 0))  +
-                        ((y[7]  ? (x[12:5]) : 0)   +
-                         (y[6]  ? (x[12:6]) : 0))))+
-                       (((y[5]  ? (x[12:7]) : 0)   +
-                         (y[4]  ? (x[12:8]) : 0)   +
-                         (y[3]  ? (x[12:9]) : 0))  +
-                        ((y[2]  ? (x[12:10]): 0)   +
-                         (y[1]  ? (x[12:11]): 0)   +
-                         (y[0]  ? (x[12]): 0)));
+                         (y[11] ? (x[`TOPBIT:1]) : 0)   +
+                         (y[10] ? (x[`TOPBIT:2]) : 0))  +
+                       (((y[9]  ? (x[`TOPBIT:3]) : 0)   +
+                         (y[8]  ? (x[`TOPBIT:4]) : 0))  +
+                        ((y[7]  ? (x[`TOPBIT:5]) : 0)   +
+                         (y[6]  ? (x[`TOPBIT:6]) : 0))))+
+                       (((y[5]  ? (x[`TOPBIT:7]) : 0)   +
+                         (y[4]  ? (x[`TOPBIT:8]) : 0)   +
+                         (y[3]  ? (x[`TOPBIT:9]) : 0))  +
+                        ((y[2]  ? (x[`TOPBIT:10]): 0)   +
+                         (y[1]  ? (x[`TOPBIT:11]): 0)   +
+                         (y[0]  ? (x[`TOPBIT]): 0)));
                sign <= xsign ^ ysign;
        end
 
                sign <= xsign ^ ysign;
        end
 
@@ -91,9 +93,9 @@ endmodule
 
 module Multiplier(
        input clk,
 
 module Multiplier(
        input clk,
-       input [12:0] x, y,
+       input [`TOPBIT:0] x, y,
        input xsign, ysign,
        input xsign, ysign,
-       output wire [12:0] out,
+       output wire [`TOPBIT:0] out,
        output wire sign,
        output wire overflow);
 
        output wire sign,
        output wire overflow);
 
@@ -104,44 +106,44 @@ endmodule
 // Yuq.
 module MandelUnit(
        input clk,
 // Yuq.
 module MandelUnit(
        input clk,
-       input [12:0] x, y,
+       input [`TOPBIT:0] x, y,
        input xsign, ysign,
        input xsign, ysign,
-       input [14:0] r, i,
+       input [`TOPBIT+2:0] r, i,
        input rsign, isign,
        input [7:0] ibail, icuriter,
        input rsign, isign,
        input [7:0] ibail, icuriter,
-       output reg [12:0] xout, yout,
+       output reg [`TOPBIT:0] xout, yout,
        output reg xsout, ysout,
        output reg xsout, ysout,
-       output reg [14:0] rout, iout,
+       output reg [`TOPBIT+2:0] rout, iout,
        output reg rsout, isout,
        output reg [7:0] obail, ocuriter);
 
        output reg rsout, isout,
        output reg [7:0] obail, ocuriter);
 
-       wire [13:0] r2, i2;
-       wire [14:0] ri, diff;
-       wire [15:0] twocdiff;
+       wire [`TOPBIT+1:0] r2, i2;
+       wire [`TOPBIT+2:0] ri, diff;
+       wire [`TOPBIT+3:0] twocdiff;
        wire r2sign, i2sign, risign, dsign;
        wire r2sign, i2sign, risign, dsign;
-       wire [14:0] bigsum;
+       wire [`TOPBIT+2:0] bigsum;
        wire bigsum_ovf;
 
        wire bigsum_ovf;
 
-       reg [12:0] xd, yd;
+       reg [`TOPBIT:0] xd, yd;
        reg ineedbaild;
        reg xsd, ysd;
        reg [7:0] ibaild, curiterd;
 
        assign ri[0] = 0;
 
        reg ineedbaild;
        reg xsd, ysd;
        reg [7:0] ibaild, curiterd;
 
        assign ri[0] = 0;
 
-       Multiplier r2m(clk, r[12:0], r[12:0], rsign, rsign, r2[12:0], r2sign, r2[13]);
-       Multiplier i2m(clk, i[12:0], i[12:0], isign, isign, i2[12:0], i2sign, i2[13]);
-       Multiplier rim(clk, r[12:0], i[12:0], rsign, isign, ri[13:1], risign, ri[14]);
+       Multiplier r2m(clk, r[`TOPBIT:0], r[`TOPBIT:0], rsign, rsign, r2[`TOPBIT:0], r2sign, r2[`TOPBIT+1]);
+       Multiplier i2m(clk, i[`TOPBIT:0], i[`TOPBIT:0], isign, isign, i2[`TOPBIT:0], i2sign, i2[`TOPBIT+1]);
+       Multiplier rim(clk, r[`TOPBIT:0], i[`TOPBIT:0], rsign, isign, ri[`TOPBIT+1:1], risign, ri[`TOPBIT+2]);
 
 
-       assign bigsum = r2[13:0] + i2[13:0];
-       assign bigsum_ovf = bigsum[14];
+       assign bigsum = r2[`TOPBIT+1:0] + i2[`TOPBIT+1:0];
+       assign bigsum_ovf = bigsum[`TOPBIT+2];
        
        assign twocdiff = r2 - i2;
        
        assign twocdiff = r2 - i2;
-       assign diff = twocdiff[15] ? -twocdiff : twocdiff;
-       assign dsign = twocdiff[15];
+       assign diff = twocdiff[`TOPBIT+3] ? -twocdiff : twocdiff;
+       assign dsign = twocdiff[`TOPBIT+3];
        
        
-       wire [15:0] twocrout = xd - diff;
-       wire [15:0] twociout = yd - ri;
+       wire [`TOPBIT+3:0] twocrout = xd - diff;
+       wire [`TOPBIT+3:0] twociout = yd - ri;
 
        always @ (posedge clk)
        begin
 
        always @ (posedge clk)
        begin
@@ -155,11 +157,11 @@ module MandelUnit(
                ysout <= ysd;
                ibaild <= ibail;
                curiterd <= icuriter;
                ysout <= ysd;
                ibaild <= ibail;
                curiterd <= icuriter;
-               ineedbaild <= r[13] | r[14] | i[13] | i[14];
+               ineedbaild <= r[`TOPBIT+1] | r[`TOPBIT+2] | i[`TOPBIT+1] | i[`TOPBIT+2];
 
                // r^2 - i^2 + x
                if (xsd ^ dsign) begin
 
                // r^2 - i^2 + x
                if (xsd ^ dsign) begin
-                       if (twocrout[15]) begin // diff > xd
+                       if (twocrout[`TOPBIT+3]) begin  // diff > xd
                                rout <= -twocrout;
                                rsout <= dsign;
                        end else begin
                                rout <= -twocrout;
                                rsout <= dsign;
                        end else begin
@@ -173,7 +175,7 @@ module MandelUnit(
                
                // 2 * r * i + y
                if (ysd ^ risign) begin
                
                // 2 * r * i + y
                if (ysd ^ risign) begin
-                       if (twociout[15]) begin // ri > yd
+                       if (twociout[`TOPBIT+3]) begin  // ri > yd
                                iout <= -twociout;
                                isout <= risign;
                        end else begin
                                iout <= -twociout;
                                isout <= risign;
                        end else begin
@@ -200,39 +202,39 @@ module Mandelbrot(
        input mclk,
        input pixclk,
        input [11:0] x, y,
        input mclk,
        input pixclk,
        input [11:0] x, y,
-       input [13:0] xofs, yofs,
+       input [`TOPBIT+1:0] xofs, yofs,
        input [7:0] colorofs,
        input [2:0] scale,
        output reg [2:0] red, green, output reg [1:0] blue);
 
        input [7:0] colorofs,
        input [2:0] scale,
        output reg [2:0] red, green, output reg [1:0] blue);
 
-`define MAXOUTN 11
+`define MAXOUTN 21
        
        
-       wire [12:0] rx, ry;
-       wire [13:0] nx, ny;
+       wire [`TOPBIT:0] rx, ry;
+       wire [`TOPBIT+1:0] nx, ny;
        wire rxsign, rysign;
        
        assign nx = {2'b0,x} + {2'b0,xofs};
        assign ny = {2'b0,y} + {2'b0,yofs};
        wire rxsign, rysign;
        
        assign nx = {2'b0,x} + {2'b0,xofs};
        assign ny = {2'b0,y} + {2'b0,yofs};
-       assign rx = (nx[13] ? -nx[12:0] : nx[12:0]) << scale;
-       assign rxsign = nx[13];
-       assign ry = (ny[13] ? -ny[12:0] : ny[12:0]) << scale;
-       assign rysign = ny[13];
+       assign rx = (nx[`TOPBIT+1] ? -nx[`TOPBIT:0] : nx[`TOPBIT:0]) << scale;
+       assign rxsign = nx[`TOPBIT+1];
+       assign ry = (ny[`TOPBIT+1] ? -ny[`TOPBIT:0] : ny[`TOPBIT:0]) << scale;
+       assign rysign = ny[`TOPBIT+1];
 
 
-       wire [14:0] mr[`MAXOUTN:0], mi[`MAXOUTN:0];
+       wire [`TOPBIT+2:0] mr[`MAXOUTN:0], mi[`MAXOUTN:0];
        wire mrs[`MAXOUTN:0], mis[`MAXOUTN:0];
        wire [7:0] mb[`MAXOUTN:0];
        wire mrs[`MAXOUTN:0], mis[`MAXOUTN:0];
        wire [7:0] mb[`MAXOUTN:0];
-       wire [12:0] xprop[`MAXOUTN:0], yprop[`MAXOUTN:0];
+       wire [`TOPBIT:0] xprop[`MAXOUTN:0], yprop[`MAXOUTN:0];
        wire xsprop[`MAXOUTN:0], ysprop[`MAXOUTN:0];
        wire [7:0] curiter[`MAXOUTN:0];
        
        wire xsprop[`MAXOUTN:0], ysprop[`MAXOUTN:0];
        wire [7:0] curiter[`MAXOUTN:0];
        
-       reg [12:0] initx, inity;
-       reg [14:0] initr, initi;
+       reg [`TOPBIT:0] initx, inity;
+       reg [`TOPBIT+2:0] initr, initi;
        reg [7:0] initci, initb;
        reg initxs, initys, initrs, initis;
        
        // Values after the number of iterations denoted by the subscript.
        reg [7:0] initci, initb;
        reg initxs, initys, initrs, initis;
        
        // Values after the number of iterations denoted by the subscript.
-       reg [12:0] stagex [2:1], stagey [2:1];
-       reg [14:0] stager [2:1], stagei [2:1];
+       reg [`TOPBIT:0] stagex [2:1], stagey [2:1];
+       reg [`TOPBIT+2:0] stager [2:1], stagei [2:1];
        reg [7:0] stageci [2:1], stageb [2:1];
        reg stagexs [2:1], stageys [2:1], stagers [2:1], stageis [2:1];
        
        reg [7:0] stageci [2:1], stageb [2:1];
        reg stagexs [2:1], stageys [2:1], stagers [2:1], stageis [2:1];
        
@@ -292,7 +294,9 @@ module Mandelbrot(
                        3'b001: state <= 3'b010;
                        3'b010: state <= 3'b100;
                        3'b100: state <= 3'b001;
                        3'b001: state <= 3'b010;
                        3'b010: state <= 3'b100;
                        3'b100: state <= 3'b001;
+               `ifdef isim
                        default: begin $display("invalid state"); $finish; end
                        default: begin $display("invalid state"); $finish; end
+               `endif
                        endcase
        
                // Data output handling
                        endcase
        
                // Data output handling
@@ -355,6 +359,16 @@ module Mandelbrot(
        `MAKE_UNIT(mu9, 8);
        `MAKE_UNIT(mua, 9);
        `MAKE_UNIT(mub, 10);
        `MAKE_UNIT(mu9, 8);
        `MAKE_UNIT(mua, 9);
        `MAKE_UNIT(mub, 10);
+       `MAKE_UNIT(muc, 11);
+       `MAKE_UNIT(mud, 12);
+       `MAKE_UNIT(mue, 13);
+       `MAKE_UNIT(muf, 14);
+       `MAKE_UNIT(mug, 15);
+       `MAKE_UNIT(muh, 16);
+       `MAKE_UNIT(mui, 17);
+       `MAKE_UNIT(muj, 18);
+       `MAKE_UNIT(muk, 19);
+       `MAKE_UNIT(mul, 20);
 endmodule
 
 module Logo(
 endmodule
 
 module Logo(
@@ -410,7 +424,7 @@ module MandelTop(
 
        wire border;
        wire [11:0] x, y;
 
        wire border;
        wire [11:0] x, y;
-       reg [13:0] xofs = -`XRES/2, yofs = -`YRES/2;
+       reg [`TOPBIT+1:0] xofs = -`XRES/2, yofs = -`YRES/2;
        reg [5:0] slowctr = 0;
        reg [7:0] colorcycle = 0;
        wire [11:0] realx, realy;
        reg [5:0] slowctr = 0;
        reg [7:0] colorcycle = 0;
        wire [11:0] realx, realy;
Pipelined realtime renderer of the Mandelbrot set on a Xilinx FPGA
This page took 0.030194 seconds and 4 git commands to generate.