Digital Design

Main goal is to implement a simple single-cycle RISCV RV32I processor core.

Optionally these things can be also implemented:
- connect peripherals to the processor core (UART, VGA...)
- compile C program into the RISCV assembly and execute it

We will create a voice changer that allows the user to apply various effects to his voice, like echo, pitch change and others.
UI: 7 segment display to show current effect, buttons to select the effect and change its properties.

Implementation of simple Jump 'n' Run game based on Google's dinosaur.

Includes use of:
- VGA controller for visual feedback
- (pseudo)-randomized numbers for generating obstacles
- buttons to get the avatar to jump
- counters etc. for game logic
- implementation of graphics and fonts

Izdelava igre PONG, kjer bi lopatico nadzirali preko senzorja TOF (VL53L0X). S senzorjem bi komunicirali preko protokola I2C, logika igre pa bi bila implementirana na procesorju PicoBlaze. Trenutno imam samo en senzor, tako da bi igrali proti računalniku ali pa proti drugem igralcu (bi uporabljal tipkovnico, gumbe ali ultrazvočni senzor). Igra bo imela tudi zvočne učinke.

Klavir
- tipkovnica (PS/2) kot klaviatura
- predvajanje več tonov hkrati
- metronom z uporabo lučk LED
- prikaz tonov na 7-segmentnem prikazovalniku
- predvajanje vnaprej posnete melodije

Implementacija algoritma za odkrivanje robov Canny.

Sivinsko sliko bi direktno inicializirala v pomnilnik. Nato bi le to procesirala z algoritmom Canny, implementiranim na FPGA. Rezultat pa bo prikazan na izhodu VGA kot črno bela slika.

Iskanje sporočila z določeno zgoščeno vrednostjo MD5 (ki se konča z N ničlami).
- Na superračunalniški gruči NSC generiramo sporočilo in ga skupaj z določenim številom ničel in območjem preiskovanja pošljemo vsem delavcem (med delavci tudi FPGA)
- za pošiljanje na in iz razvojne plošče uporabimo protokol UART
- delavci sporočilu dodajo pripono, izračunajo zgoščeno vrednost MD5 in preverijo, ali se konča z podanim številom ničel
- če se število ničel ujema, obvestimo koordinatorja
- na čip FPGA poskusimo spraviti karseda veliko modulov za paralelno računanje MD5

Projektna naloga obsega izdelavo igre 'žogica', kjer mora igralec spraviti žogico na cilj okoli ovir v omejenem času. Z uporabo pospeškometra usmerjamo žogico na njen cilj, ki je prikazan na zaslonu preko VGA signala. Igro spremljajo zvočni efekti ustvarjeni z brenčalom (ang. buzzer), priklopljenim preko vmesnika PMOD. Preostali čas je prikazan na 7-segmentem zaslonu. S tipkami lahko izberemo začetek oz. konec igre.

Vhodi:
- senzor za pospešek
- tipke

Izhodi:
- zaslon VGA
- brenčalo (krmiljeno s signalom PWM)

Soundboard:
- Branje glasbe/zvokov s kartice SD
- Preberemo ob kliku na tipkovnico
- Pišemo na izhod za avdio

(Opcijsko)
- prikaz imena zvoka/efekta (7 seg.)
- razni efekti na glasbi/zvoku

Naredila bova predvajalnik glasbe:
- brala bova s kartice SD, datoteke bodo v formatu WAV
- na kartici SD bo več datotek, na 7seg. prikazovalniku se bo dalo izbirati med skladbami
- trajanje skladbe in imena skladb se bodo izpisale na prikazovalniku
- pisala bova na izhod za avdio, ki bo povezan na zvočnik

I'll create step counter using 3-axis accelerometer.

Used Nexys A7 modules:
- 3-axis accelerometer
- Two 4-digit 7-segment displays
- (Optionally)
- UART connection to PC
- Connect battery to be able to use board without cable power supply

Steps:
1) Read data from 3-axis accelerometer.
2) Show raw data on 7-segment displays just to check accelerometer behaviour
3) Capture sample data for analysis.
4) Show steps on 7-segment displays

Algorithm idea:
Store raw data, calculate moving average of each axis.
If one axis is off by predefined threshold, store it.
Check, if the extreme events are cyclical and count as steps.
Algorithm is planned to be implemented in PicoBlaze

(Optionally)
- Send real date time to board and store step statistic hourly/daily.
Transfer data back to PC
- Check can board be powered with battery

Izvedba detekcije slike.
Neposredno bi inicializiral sivinsko sliko v pomnilniku (32x32x4b) ali uporabil SDRAM (DDR2), če bi bilo potrebno. Imel bi referenčno sliko (ki jo poskušamo odkriti) in nato na FPGA izračunal histograme nabora podatkov iskanja ter z uporabo Hellingerjeve razdalje izračunal podobnosti. Najbolj podobna bo prikazana na izhodu VGA kot sivinska slika.

Brisalec za avto:
- servo motor
- senzor za vodo (za zaznavanje dežja)
- termometer, merilnik vlažnosti (prikaz na 7-seg.)
- krmilnik za servo motor
- prikazovalnik brisalca na zaslonu VGA
- uravnavanje hitrosti s potenciometrom/glede na prisotnost vode/gumbi

Razhroščevalna enota za procesor RISC-V

Implementacija virtualnega računalnika CHIP-8 z naslednjimi komponentami:
- kontrolna enota s podporo za 35 ukazov
- 16 splošno namenskih 8-bitnih registrov in 5 posebnih registrov
- sklad s prostorom za 16 16-bitnih vrednosti (naslovi za vračanje iz funkcij)
- 4 KB RAMa
- 2 časovnika s frekvenco 60 Hz ("delay" in "sound")

Vhodi:
- tipkovnica (PS/2) ali pa 4x4 številčnica
- (opcijsko) branje programov iz SD kartice ali preko UART

Izhodi:
- zaslon (VGA) za prikazovanje 64x32 slike
- (opcijsko) zvočnik (AUX) ali brenčalo

Branje slik v danem formatu s spominske kartice SD in pretvorba v "surove" podatke na plošči, iz katerih krmilnik VGA prebere vrednosti RGB in jih nato prikaže na zaslonu. Prikazovalnik kroži med slikami na kartici v določenem časovnem intervalu.

Naredil bom naključni generator števil s pomočjo pospeškomera in mikrofona. Dodal bom še UART za pošiljanje generiranih števil. Za konec pa še analizo naključnosti.

Conway's game of life:
- RAM za hranjenje trenutnega stanja
- VGA za prikaz stanja
- gumbi za nastavljanje hitrosti izvajanja
- naključna inicializacija začetnega stanja