マルチPLD構想

　半年間の大学での非常勤講師の仕事が終了したので
　１週間ほどMCR-VCに集中できるようになりました。

　大学では、シリアルインタフェースとサーボモータを
　VHDLコードで動かしていました。



　密着型センサーは、3.3Vで動かせるので、手持ちのCPLDが
　２種載っているボードで、MCR-VCマシンを動かしてみます。



　２種のCPLDは、次のように利用します。



　CoolRunnerIIは、路面センサー（密着方センサー）と
　ロータリーエンコーダからの情報で、左右のモータの
　DUTY比を計算します。

　計算したDUTY比をケーブルで、もう１個のCPLDに転送
　します。

　XC9572XLは、スタートトリガを貰い、CoolRunnerIIに
　報告します。また、与えられた左右のDUTY比でモータ
　の回転を制御します。

　ハードウエアに近い部分に、XC9572XLを配置します。


XC9572XL内部処理
　XC9572XLに接続する回路は、以下です。



　PWM波形は、２つのMOSFETドライバフォトカプラに接続します。

　スタートトリガーを、プッシュスイッチに接続します。
　スイッチを押すと、論理値のLを出力します。

　２つのLEDは、次のように使います。
　　緑　CoolRunnerIIに対し、DUTY比の設定で速度制御ができる
　　　　状態にあることを知らせます。同時に、ユーザーに移動
　　　　できる状態を提示します。

　　赤　CoolRunnerIIから、クランク、レーンチェンジの白線を
　　　　検出して移動していることを知らせます。

　これらの回路は、写真のボードに実装されている部品を
　利用します。



　スタートトリガーを扱うVHDLコードを考えます。

　プッシュスイッチは、チャタリングがあるので、シフトレジスタ
　を利用したチャタリング除去回路を定義します。

　プッシュスイッチは、負論理で動いているので
　正論理に変換します。

  iSSTRG <= not SSTRG ;

　シフトレジスタを利用して、正論理で立上りエッジを
　とらえて、トリガーにします。

  process (nRESET,iTCLK) 
  begin
    if ( nRESET = '0' ) then
      iSSTRG_SFT <= "000" ;
    elsif rising_edge( iTCLK ) then
      iSSTRG_SFT <= iSSTRG_SFT(1 downto 0) & iSSTRG ;
    end if ;
  end process ;
  iSETRG <= '1' when ( iSSTRG_SFT = "011" or iSSTRG_SFT = "001" ) else '0' ;

　トリガーを利用して、シーケンサを動かします。



　Johnsonカウンタを、トリガーを利用し、動かしたり
　止めたりするようにします。
　２ビットのJohnsonカウンタを利用すると、デコード
　が単純になるのと、ハザードを出しません。

　VHDLコードは、非常に単純です。

  process (nRESET,iTCLK) 
  begin
    if ( nRESET = '0' ) then
      iSTATE <= "00" ;
    elsif rising_edge( iTCLK ) then
      case conv_integer(iSTATE) is
        -- wait start trigger
        when 0 => if ( iSETRG = '1' ) then
                    iSTATE <= "01" ;
                  end if ;
        when 1 => iSTATE <= "11" ;
        -- wait exit trigger
        when 3 => if ( iSETRG = '1' ) then
                    iSTATE <= "10" ;
                  end if ;
        -- return first state
        when 2 => iSTATE <= "01" ;
        when others =>
                  iSTATE <= "00" ;
      end case ;
    end if ;
  end process ;
  iRUNFLAG <= iSTATE(0) ;

　RUNFLAGは、CoolRunnerIIに渡す信号です。

　チャタリング除去とシーケンサを回すためのクロックは
　100Hz程度であればよく、PWM波形を生成するには10kHz
　ほどになります。

　個別に定義するのは、面倒なので、クロックジェネレータ
　を一つ定義して、使い回します。

library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

entity clkgenx is
  generic (
    TOPX : integer ; 
    RMAX : integer --;
  );
  port (
    -- system
    nRESET : in  std_logic ;
    CLOCK  : in  std_logic ;
    -- output
    CLKOUT : out std_logic -- ;
  );
end clkgenx;

architecture Behavioral of clkgenx is
  signal iSCNT : std_logic_vector(TOPX-1 downto 0);
  signal iCLK  : std_logic ;
begin
  -- output
  CLKOUT <= iCLK ;

  -- divider
  process (nRESET,CLOCK)
  begin
    if ( nRESET = '0' ) then
      iSCNT <= (others => '0') ;
      iCLK  <= '0' ;
    elsif rising_edge(CLOCK) then
      if ( conv_integer(iSCNT) = RMAX ) then
        iSCNT <= (others => '0') ;
        iCLK  <= not iCLK ;
      else
        iSCNT <= iSCNT + '1' ;
      end if ;
    end if ;
  end process ;

end Behavioral;

　PWM波形を生成するには、０〜99を設定するレジスタと
　内部カウンタの値と比較するコンパレータがあれば充分
　です。

　今回は、２チャネルだけなので、専用のコードを定義
　して対応します。

library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

entity pwmx is 
  port(
    -- system
    nRESET : in  std_logic ;
    CLOCK  : in  std_logic ;
    -- input
    PRATER : in  std_logic_vector(6 downto 0) ;
    PRATEL : in  std_logic_vector(6 downto 0) ;
    -- output
    POUTR  : out std_logic ;
    POUTL  : out std_logic --;
  );
end pwmx ;

architecture Behavioral of pwmx is
  signal iPCNT   : integer range 0 to 100 ;
  signal iPOUT   : std_logic_vector(1 downto 0) ;
  signal iPRATER : std_logic_vector(6 downto 0) ;
  signal iPRATEL : std_logic_vector(6 downto 0) ;
begin
  -- output
  POUTR <= not iPOUT(0) ;
  POUTL <= not iPOUT(1) ;

  -- comparetor
  iPOUT(0) <= '1' when ( iPCNT < conv_integer( iPRATER ) ) else '0' ;
  iPOUT(1) <= '1' when ( iPCNT < conv_integer( iPRATEL ) ) else '0' ;

  -- counter
  process (nRESET,CLOCK) 
  begin
    if ( nRESET = '0' ) then
      iPCNT   <= 0 ;
      iPRATER <= "0000000" ;
      iPRATEL <= "0000000" ;
    elsif rising_edge( CLOCK ) then
      if ( iPCNT = 100 ) then
        iPCNT   <= 0 ;
        iPRATER <= PRATER ;
        iPRATEL <= PRATEL ;
      else
        iPCNT <= iPCNT + 1 ;
      end if ;
    end if ;
  end process ;

end Behavioral;

　PWM波形のDUTY比を与えると、波形を乱さないように
　内部カウンタの値が０のときに、再設定します。

　また、出力は負論理としています。

　DUTY比は、CoolRunnerから出力されるので、次の仕様で
　入力します。

０〜９９までなので、８ビット中の７ビットを使い指定
８ビットの最上位ビットが１だと左モータのDUTY比とする
８ビットの最上位ビットが０だと右モータのDUTY比とする
CoolRunnerの出力するトリガーをキャッチしてDUTY比設定
シェイクハンドはしない

　トリガーのキャッチは、チャタリング除去と同様
　シフトレジスタを利用します。

  process (nRESET,CLOCK) 
  begin
    if ( nRESET = '0' ) then
      iDTRG_SFT <= "000" ;
    elsif rising_edge(CLOCK) then
      iDTRG_SFT <= iDTRG_SFT(1 downto 0) & DTRG ;
    end if ;
  end process ;
  iDTRG <= '1' when ( iDTRG_SFT = "011" or iDTRG_SFT = "001" ) else '0' ;

　トリガーを利用して、７ビットのDUTY比を内部
　レジスタにラッチ（記憶）します。

  process (nRESET,CLOCK) 
  begin
    if ( nRESET = '0' ) then
      iPRATER <= "0000000" ;
      iPRATEL <= "0000000" ;
    elsif falling_edge(CLOCK) then
      if ( iDTRG = '1' ) then
        -- left  duty ratio
        if ( DUTY(7) = '1' ) then
          iPRATEL <= DUTY(6 downto 0) ;
        else
        -- right duty ratio
          iPRATER <= DUTY(6 downto 0) ;
        end if ;
      end if ;
    end if ;
  end process ;

　方向設定の指定、白線クロスなどの信号を
　含め、全体は以下としました。

library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

entity mdrivex is
  generic (
    TOPX : integer := 7  ;
    XMAX : integer := 92 ;
    TOPT : integer := 6  ;
    TMAX : integer := 50 --;
  ) ;
  port (
    -- system
    nRESET  : in  std_logic ;
    CLOCK   : in  std_logic ;
    -- monitor
    MCLK    : out std_logic ;
    -- interface 
    RUNFLAG : out std_logic ;
    HTURN   : out std_logic ;
    CWHITE  : in  std_logic ;
    DTRG    : in  std_logic ;
    DUTY    : in  std_logic_vector(7 downto 0) ;
    -- leg system
    SSTRG   : in  std_logic ;
    TURN    : in  std_logic ;
    POUTR   : out std_logic ;
    POUTL   : out std_logic ;
    GLED    : out std_logic ;
    RLED    : out std_logic --;
  ) ;
end mdrivex;

architecture Behavioral of mdrivex is
  -- clock generator
  component clkgenx is
    generic (
      TOPX : integer ; 
      RMAX : integer --;
    );
    port (
      -- system
      nRESET : in  std_logic ;
      CLOCK  : in  std_logic ;
      -- output
      CLKOUT : out std_logic -- ;
    );
  end component ;
  -- internal clock
  signal iMCLK : std_logic ;
  signal iTCLK : std_logic ;
  -- PWM 
  component pwmx is 
    port(
      -- system
      nRESET : in  std_logic ;
      CLOCK  : in  std_logic ;
      -- input
      PRATER : in  std_logic_vector(6 downto 0) ;
      PRATEL : in  std_logic_vector(6 downto 0) ;
      -- output
      POUTR  : out std_logic ;
      POUTL  : out std_logic --;
    );
  end component ;
  -- internal register
  signal iPRATER : std_logic_vector(6 downto 0) ;
  signal iPRATEL : std_logic_vector(6 downto 0) ;
  signal iPOUTR  : std_logic ;
  signal iPOUTL  : std_logic ;
  signal iTURN   : std_logic ;
  -- trigger
  signal iSSTRG     : std_logic ;
  signal iSSTRG_SFT : std_logic_vector(2 downto 0) ;
  signal iSETRG     : std_logic ;
  -- state machine
  signal iSTATE   : std_logic_vector(1 downto 0) ;
  signal iRUNFLAG : std_logic ;
  -- duty ratio
  signal iDTRG     : std_logic ;
  signal iDTRG_SFT : std_logic_vector(2 downto 0) ;
begin
  -- clock generator
  CLKX : clkgenx generic map (TOPX,XMAX) port map (nRESET,CLOCK,iMCLK) ;
  CLKT : clkgenx generic map (TOPT,TMAX) port map (nRESET,iMCLK,iTCLK) ;
  -- PWM 
  PWM  : pwmx port map (nRESET,iMCLK,iPRATER,iPRATEL,iPOUTR,iPOUTL);

  -- input
  iSSTRG <= not SSTRG ;
  iTURN  <= not TURN  ;

  -- output
  MCLK    <= iTCLK ;
  RLED    <= not CWHITE ;
  GLED    <= not iRUNFLAG ;
  RUNFLAG <=     iRUNFLAG ;
  POUTR   <= iPOUTR when ( iRUNFLAG = '1' ) else '1' ;
  POUTL   <= iPOUTL when ( iRUNFLAG = '1' ) else '1' ;
  HTURN   <= iTURN ;

  -- trigger handling 
  process (nRESET,iTCLK) 
  begin
    if ( nRESET = '0' ) then
      iSSTRG_SFT <= "000" ;
    elsif rising_edge( iTCLK ) then
      iSSTRG_SFT <= iSSTRG_SFT(1 downto 0) & iSSTRG ;
    end if ;
  end process ;
  iSETRG <= '1' when ( iSSTRG_SFT = "011" or iSSTRG_SFT = "001" ) else '0' ;

  -- state machine 
  process (nRESET,iTCLK) 
  begin
    if ( nRESET = '0' ) then
      iSTATE <= "00" ;
    elsif rising_edge( iTCLK ) then
      case conv_integer(iSTATE) is
        -- wait start trigger
        when 0 => if ( iSETRG = '1' ) then
                    iSTATE <= "01" ;
                  end if ;
        when 1 => iSTATE <= "11" ;
        -- wait exit trigger
        when 3 => if ( iSETRG = '1' ) then
                    iSTATE <= "10" ;
                  end if ;
        -- return first state
        when 2 => iSTATE <= "01" ;
        when others =>
                  iSTATE <= "00" ;
      end case ;
    end if ;
  end process ;
  iRUNFLAG <= iSTATE(0) ;

  -- debouncing
  process (nRESET,CLOCK) 
  begin
    if ( nRESET = '0' ) then
      iDTRG_SFT <= "000" ;
    elsif rising_edge(CLOCK) then
      iDTRG_SFT <= iDTRG_SFT(1 downto 0) & DTRG ;
    end if ;
  end process ;
  iDTRG <= '1' when ( iDTRG_SFT = "011" or iDTRG_SFT = "001" ) else '0' ;
  
  -- duty ratio trigger
  process (nRESET,CLOCK) 
  begin
    if ( nRESET = '0' ) then
      iPRATER <= "0000000" ;
      iPRATEL <= "0000000" ;
    elsif falling_edge(CLOCK) then
      if ( iDTRG = '1' ) then
        -- left  duty ratio
        if ( DUTY(7) = '1' ) then
          iPRATEL <= DUTY(6 downto 0) ;
        else
        -- right duty ratio
          iPRATER <= DUTY(6 downto 0) ;
        end if ;
      end if ;
    end if ;
  end process ;

end Behavioral;

　ケーブルでCoolRunnerIIと接続するために
　ピンアサインを指定します。

#  system
NET "MCLK"   LOC = "P44" ;
NET "nRESET" LOC = "P33" ;
NET "CLOCK"  LOC = "P1" ;

#  group A
NET "POUTR"    LOC = P43 ;
NET "POUTL"    LOC = P41 ;
NET "SSTRG"    LOC = P39 ;
NET "TURN"     LOC = P38 ;
NET "GLED"     LOC = P37 ;
NET "RLED"     LOC = P36 ;

#  group B
NET "DUTY<0>" LOC = P34 ;
NET "DUTY<1>" LOC = P32 ;
NET "DUTY<2>" LOC = P31 ;
NET "DUTY<3>" LOC = P30 ;
NET "DUTY<4>" LOC = P29 ;
NET "DUTY<5>" LOC = P28 ;
NET "DUTY<6>" LOC = P27 ;
NET "DUTY<7>" LOC = P23 ;

#  group C(7bits)
NET "RUNFLAG"   LOC = P22 ;
NET "HTURN"     LOC = P21 ;
NET "CWHITE"    LOC = P20 ;


CoolRunnerII内部処理
　CoolRunnerIIには、次の機能を担当させます。

センサー取得の路面情報を８個のLEDに表示
センサー情報から、左右のDUTY比算出
算出したDUTY比を他のデバイスに転送

　センサー情報から、左右のDUTY比を算出するには
　「もし〜ならば...とする」方式で指定します。

　センサー情報は、クランク、レーンチェンジでは
　普通走行とは異なる解釈しなければならないので
　モードを用意して対応します。

　モードは、次の４種類にしました。

NORMAL
CRANK
LANE_RIGHT
LANE_LEFT

　センサーから情報入手後、モードを見てDUTY比を
　設定するシーケンサを定義します。




  process (nRESET,iMCLK)
  begin
    if ( nRESET = '0' ) then
      iJSTATE  <= "000" ;
      iJRDUTY  <= 0 ; -- right duty
      iJLDUTY  <= 0 ; -- left  duty
      iJRDUTYX <= 0 ; -- right duty
      iJLDUTYX <= 0 ; -- left  duty
      iJCNT    <= 0 ; -- delay counter
      iMODE    <= 0 ; -- NORMAL 0 / LANE_RIGHT 1 / LANE_LEFT 2 / CRANK 3
    elsif rising_edge(iMCLK) then
      if ( iJTRG = '1' ) then
        case conv_integer(iJSTATE) is
          -- get sensor data
          when 0 => iJSTATE <= "001" ;
                    iSENSOR <= iJSENSOR ;
          -- convert
          when 1 => iJSTATE <= "011" ;
                    case conv_integer(iJOUT) is
                      -- all_black
                      when 0 => if ( iMODE = 2 ) then -- LANE_LEFT
                                  iJRDUTYX <= 25     ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <= 15     ; -- left  duty
                                  iJCNT    <= 100000 ; -- 1000ms = 100000 x 10us
                                elsif ( iMODE = 1 ) then -- LANE_RIGHT
                                  iJRDUTYX <= 15     ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <= 25     ; -- left  duty
                                  iJCNT    <= 100000 ; -- 1000ms = 100000 x 10us
                                elsif ( iMODE = 3 ) then -- CRANK
                                  iJRDUTYX <= 15 ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <= 15 ; -- left  duty
                                else
                                  iJRDUTYX <= 0 ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <= 0 ; -- left  duty
                                end if ;
                      -- tiny_right
                      when 1 => if ( iMODE = 0 ) then -- NORMAL
                                  iJRDUTYX <= 20 ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <= 27 ; -- left  duty
                                  iJCNT    <= 25 ;
                                else
                                  iJRDUTYX <= 20 ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <= 25 ; -- left  duty
                                  iJCNT    <= 23 ;
                                end if ;
                      -- right
                      when 2 => if ( iMODE = 0 ) then -- NORMAL
                                  iJRDUTYX <= 15 ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <= 25 ; -- left  duty
                                  iJCNT    <= 20 ;
                                else
                                  iJRDUTYX <= 15 ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <= 25 ; -- left  duty
                                  iJCNT    <= 22 ;
                                end if ;
                      -- big_right
                      when 3 => if ( iMODE = 0 ) then -- NORMAL
                                  iJRDUTYX <=  5 ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <= 30 ; -- left  duty
                                  iJCNT    <= 15 ;
                                else
                                  iJRDUTYX <=  5 ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <= 30 ; -- left  duty
                                  iJCNT    <= 17 ;
                                end if ;
                      -- center
                      when 4 => if ( iMODE = 2 ) then -- LANE_LEFT
                                    iJRDUTYX <= 15     ; -- right duty
                                    iJLDUTYX <= 35     ; -- left  duty
                                    iJCNT    <= 100000 ;
                                    iMODE    <= 0      ; -- change normal
                                elsif ( iMODE = 1 ) then -- LANE_RIGHT
                                    iJRDUTYX <= 35     ; -- right duty
                                    iJLDUTYX <= 15     ; -- left  duty
                                    iJCNT    <= 100000 ;
                                    iMODE    <= 0      ; -- change normal
                                elsif ( iMODE = 3 ) then -- CRANK
                                    iJRDUTYX <= 15 ; -- right duty
                                    iJLDUTYX <= 15 ; -- left  duty
                                    iJCNT    <=  5 ;
                                else
                                    iJRDUTYX <= 35 ; -- right duty
                                    iJLDUTYX <= 35 ; -- left  duty
                                    iJCNT    <= 10 ;
                                end if ;
                      -- tiny_left
                      when 5 => if ( iMODE = 0 ) then -- NORMAL
                                  iJRDUTYX <= 25 ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <= 20 ; -- left  duty
                                  iJCNT    <= 25 ;
                                else
                                  iJRDUTYX <= 25 ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <= 20 ; -- left  duty
                                  iJCNT    <= 27 ;
                                end if ;
                      -- left							 
                      when 6 => if ( iMODE = 0 ) then -- NORMAL
                                  iJRDUTYX <= 25 ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <= 10 ; -- left  duty
                                  iJCNT    <= 20 ;
                                else
                                  iJRDUTYX <= 25 ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <= 15 ; -- left  duty
                                  iJCNT    <= 23 ;
                                end if ;
                      -- big_left
                      when 7 => if ( iMODE = 0 ) then -- NORMAL
                                  iJRDUTYX <= 30 ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <=  5 ; -- left  duty
                                  iJCNT    <= 15 ;
                                else
                                  iJRDUTYX <= 30 ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <=  5 ; -- left  duty
                                  iJCNT    <= 17 ;
                                end if ;
                      -- right_white
                      when 8 => if ( iMODE = 2 ) then -- LANE_LEFT
                                    iJRDUTYX <= 5     ; -- right duty
                                    iJLDUTYX <= 55    ; -- left  duty
                                    iJCNT    <= 1000  ;
                                    iMODE    <= 0     ; -- change NORMAL
                                elsif ( iMODE = 1 ) then -- LANE_RIGHT
                                    iJRDUTYX <= 55    ; -- right duty
                                    iJLDUTYX <= 5     ; -- left  duty
                                    iJCNT    <= 1000  ;
                                    iMODE    <= 0     ; -- change NORMAL
                                elsif ( iMODE = 3 ) then -- CRANK
                                    iJRDUTYX <= 5     ; -- right duty
                                    iJLDUTYX <= 55    ; -- left  duty
                                    iJCNT    <= 45    ;
                                    iMODE    <= 0     ; -- change NORMAL
                                else
                                    iJRDUTYX <= 15    ; -- right duty
                                    iJLDUTYX <= 15    ; -- left  duty
                                    iJCNT    <= 10000 ;
                                    iMODE    <= 1     ; -- change LANE (right)
                                end if ;
                      -- left_white
                      when 9 => if ( iMODE = 2 ) then -- LANE_LEFT
                                    iJRDUTYX <= 55    ; -- right duty
                                    iJLDUTYX <= 5     ; -- left  duty
                                    iJCNT    <= 1000  ;
                                    iMODE    <= 0     ; -- change NORMAL
                                elsif ( iMODE = 1 ) then -- LANE_RIGHT
                                    iJRDUTYX <= 5     ; -- right duty
                                    iJLDUTYX <= 55    ; -- left  duty
                                    iJCNT    <= 1000  ;
                                    iMODE    <= 0     ; -- change NORMAL
                                elsif ( iMODE = 3 ) then -- CRANK
                                    iJRDUTYX <= 55    ; -- right duty
                                    iJLDUTYX <= 5     ; -- left  duty
                                    iJCNT    <= 45    ;
                                    iMODE    <= 0     ; -- change NORMAL
                                else
                                    iJRDUTYX <= 15    ; -- right duty
                                    iJLDUTYX <= 15    ; -- left  duty
                                    iJCNT    <= 10000 ;
                                    iMODE    <= 2     ; -- change LANE (left)
                                end if ;
                      -- all_white
                      when 10 => if ( iMODE = 3 ) then -- CRANK
                                    iJRDUTYX <= 15    ; -- right duty
                                    iJLDUTYX <= 15    ; -- left  duty
                                    iJCNT    <= 100   ;
                                 elsif ( iMODE = 0 ) then -- NORMAL
                                    iJRDUTYX <= 15    ; -- right duty
                                    iJLDUTYX <= 15    ; -- left  duty
                                    iJCNT    <= 10000 ;
                                    iMODE    <= 3     ; -- change CRANK
                                 else -- LANE_LEFT / LANE_RIGHT
                                 end if ;
                      when others => NULL ;
                    end case ;
          -- latch 
          when 3 => iJSTATE <= "111" ;
                    iJRDUTY <= iJRDUTYX ; -- right duty
                    iJLDUTY <= iJLDUTYX ; -- left  duty
          -- delay
          when 7 => if ( iJCNT = 0 ) then
                      iJSTATE <= "110" ;
                    else
                      iJCNT <= iJCNT - 1 ;
                    end if ;
          -- dummy (auto skip)
          when 6 => iJSTATE <= "100" ;
          -- return first state
          when 4 => iJSTATE <= "000" ;
          -- default
          when others =>
                    iJSTATE <= "000" ;
        end case ;
      else
        iJRDUTY <= 0 ; -- right duty
        iJLDUTY <= 0 ; -- left  duty
      end if ;
    end if ;
  end process ;

　１１個のセンサー情報と４モードの組合せから
　DUTY比を設定しています。更に、モードにより
　遅延時間を変えています。

　DUTY比を設定後、他のブロックへの転送処理は
　専用シーケンサを用意して対応します。




　専用シーケンサは、Johnsonカウンタを利用して
　Blind_RunかJudge_Runを判定しています。
　（Blind_Runは、スタート直後の直進を表現します。
　　Judge_Runは、センサーを利用した走行です。）

  process (nRESET,iMCLK)
  begin
    if ( nRESET = '0' ) then
      iDSTATE <= "00" ;
      iDUTY   <= (others => '1') ;
    elsif rising_edge(iMCLK) then
      case conv_integer(iDSTATE) is
        -- get left duty
        when 0 => iDSTATE <= "01" ;
                  if ( iPSTATE = "011" ) then
                    iDUTY <= '1' & conv_std_logic_vector(iBDUTY,7) ;
                  else
                    iDUTY <= '1' & conv_std_logic_vector(iJLDUTY,7) ;
                  end if ;
        -- send trigger
        when 1 => iDSTATE <= "11" ;
        -- get right duty
        when 3 => iDSTATE <= "10" ;
                  if ( iPSTATE = "011" ) then
                    iDUTY <= '0' & conv_std_logic_vector(iBDUTY,7) ;
                  else
                    iDUTY <= '0' & conv_std_logic_vector(iJRDUTY,7) ;
                  end if ;
        -- send trigger and return first state
        when 2 => iDSTATE <= "00" ;
        -- default
        when others =>
                  iDSTATE <= "00" ;
      end case ;
    end if ;
  end process ;
  iTRG <= '1' when ( iDSTATE = "01" or iDSTATE = "10" ) else '0' ;

　センサーから得られる情報は、８ビット＝２５６パターンありますが
　すべて利用するのは、面倒なので１０パターンに集約させます。
　パターンから出力される状態判定値は、次のようにしました。

すべて黒　all_black
少し右　　tiny_right
右　　　　right
大きく右　big_right
中央　　　center
少し左　　tiny_left
左　　　　left
大きく左　big_left
左半分白　left_white
右半分白　right_white
すべて白　all_white

　２５６パターンから、１１個の状態を抽出するコードを定義します。




library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

entity judge is
  port (
    -- input
    DIN  : in  std_logic_vector(7 downto 0) ;
    -- output
    JOUT : out std_logic_vector(3 downto 0) --;
  );
end judge;

architecture Behavioral of judge is
  signal iJOUT : std_logic_vector(3 downto 0);
begin
  -- output
  JOUT <= iJOUT ;

  -- convert
  iJOUT <= "0000" when ( DIN = X"00" ) else -- all_black
           "0001" when ( DIN = X"0C" ) else -- tiny_right
           "0010" when ( DIN = X"06" ) else -- right
           "0011" when ( DIN = X"0E" ) else -- big_right
           "0100" when ( DIN = X"18" ) else -- center
           "0100" when ( DIN = X"1C" ) else -- center
           "0100" when ( DIN = X"38" ) else -- center
           "0101" when ( DIN = X"30" ) else -- tiny_left
           "0110" when ( DIN = X"60" ) else -- left
           "0111" when ( DIN = X"C0" ) else -- big_left
           "1000" when ( DIN = X"E0" ) else -- left_white
           "1000" when ( DIN = X"F0" ) else -- left_white
           "1000" when ( DIN = X"F8" ) else -- left_white
           "1001" when ( DIN = X"07" ) else -- right_white
           "1001" when ( DIN = X"0F" ) else -- right_white
           "1001" when ( DIN = X"1F" ) else -- right_white
           "1010" when ( DIN = X"FF" ) else -- all_white
           "1111" ;

end Behavioral;

　プリント基板に実装している制御ボードには、センサー情報を
　モニタする他に、８個のLEDがあります。この８個のLEDを使い
　内部の状態を表示して、テスト、デバッグに役立てます。

　８個のLEDを上位、下位の各４ビットずつに状態を割当てます。

　下位４ビットは、スタート直後の直進におけるDUTY比を
　モニタします。（０消灯、１点灯）

1000　DUTY比　５％
0100　DUTY比　15％
0010　DUTY比　30％
0001　DUTY比　50％
0000　Blind_Runではない

　上位４ビットは、走行モードを表します。（０消灯、１点灯）

1000　NORMAL
0100　CRANK
0010　LANE_RIGHT
0001　LANE_LEFT

　単純な組合せ回路でよいので、VHDLコードは次のように指定しました。

  iSTATUS(3 downto 0) <= "1000" when ( iBSTATE = 1 ) else -- duty  5%
                         "0100" when ( iBSTATE = 3 ) else -- duty 15%
                         "0010" when ( iBSTATE = 5 ) else -- duty 30%
                         "0001" when ( iBSTATE = 7 ) else -- duty 50%
                         "0000" ;

  iSTATUS(7 downto 4) <= "1000" when ( iMODE = 0 ) else -- NORMAL
                         "0100" when ( iMODE = 3 ) else -- CRANK
                         "0010" when ( iMODE = 1 ) else -- LANE_RIGHT
                         "0001" when ( iMODE = 2 ) else -- LANE_LEFT
                         "0000" ;

　CoolRunnerIIは、他のブロックから入力した動作フラグを見て
　Blind_RunとJudge_Runのどちらかを実行します。
　この動作を監督するタスク（シーケンサ）を定義します。




  process (nRESET,iMCLK)
  begin
    if ( nRESET = '0' ) then
      iPSTATE <= "000" ;
    elsif rising_edge(iMCLK) then
      case conv_integer(iPSTATE) is
        -- wait RFLAG rising edge
        when 0 => if ( iRFLAG_R_TRG = '1' ) then
                    iPSTATE <= "001" ;
                  end if ;
        -- send blind run trigger
        when 1 => iPSTATE <= "011" ;
        -- wait blind run flag
        when 3 => if ( iBFLAG = '1' ) then
                    iPSTATE <= "111" ;
                  end if ;
        -- send judge run trigger
        when 7 => iPSTATE <= "110" ;
        -- wait RFLAG falling edge
        when 6 => if ( iRFLAG_F_TRG = '1' ) then
                    iPSTATE <= "100" ;
                  end if ;
        -- return first state
        when 4 => iPSTATE <= "000" ;
        -- default
        when others => 
                  iPSTATE <= "000" ;
      end case ;
    end if ;
  end process ;
  iBTRG <= '1' when ( iPSTATE = "001" ) else '0' ;
  iJTRG <= '1' when ( iPSTATE = "111" ) else '0' ;

　トリガーとフラグを利用し、２つのシーケンサを動かします。
　２つのシーケンサをBlind_Run、Judge_Runとします。

　スタート直後の直進(Blind_Run)は、時間で動くように定義しました。



  process (nRESET,iMCLK)
  begin
    if ( nRESET = '0' ) then
      iBSTATE <= 0 ;
      iBCNT   <= 0 ;
      iBDUTY  <= 0 ;
    elsif rising_edge(iMCLK) then
      case iBSTATE is
        -- wait trigger
        when 0 => if ( iBTRG = '1' ) then
                    iBSTATE <= 1 ;
                  end if ;
        -- set duty ratio (5%)
        when 1 => iBSTATE <= 2 ;
                  iBCNT   <= 100000 ;
                  iBDUTY  <= 5 ;
        -- delay
        when 2 => if ( iBCNT = 0 ) then
                    iBSTATE <= 3 ;
                  else
                    iBCNT <= iBCNT - 1 ;
                  end if ;
        -- set duty ratio (15%)
        when 3 => iBSTATE <= 4 ;
                  iBCNT   <= 200000 ;
                  iBDUTY  <= 15 ;
        -- delay 
        when 4 => if ( iBCNT = 0 ) then
                    iBSTATE <= 5 ;
                  else
                    iBCNT <= iBCNT - 1 ;
                  end if ;
        -- set duty ratio (30%)
        when 5 => iBSTATE <= 6 ;
                  iBCNT   <= 200000 ;
                  iBDUTY  <= 30 ;
        -- delay 
        when 6 => if ( iBCNT = 0 ) then
                    iBSTATE <= 7 ;
                  else
                    iBCNT <= iBCNT - 1 ;
                  end if ;
        -- set duty ratio (50%)
        when 7 => iBSTATE <= 0 ;
                  iBDUTY  <= 50 ;
        -- default
        when others => 
                  iBSTATE <= 0 ;
      end case ;
    end if ;
  end process ;
  iBFLAG <= '1' when ( iBSTATE = 7 ) else '0' ;

　まとめると、以下のコードとなります。

library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

entity mcrx5 is
  generic (
    TOPX : integer := 4 ; 
    RMAX : integer := 9 --;
  ) ;
  Port (
    -- system 
    nRESET : in  std_logic ;
    CLOCK  : in  std_logic ;
    -- sensor inputs
    SENSOR : in  std_logic_vector(7 downto 0) ;	 
    -- external unit input 
    RFLAG  : in  std_logic ; -- run flag from PWM control board
    -- OUTPUT 
    DUTY   : out std_logic_vector(7 downto 0) ;
    TRG    : out std_logic ;
    TRGX   : out std_logic ;
    STATUS : out std_logic_vector(7 downto 0) ;
    SOUT   : out std_logic_vector(7 downto 0) ;
    LED    : out std_logic --;
  );
end mcrx5;

architecture behavioral of mcrx5 is
  -- clock generator
  component clkgenx is
    generic (
      TOPX : integer ; 
      RMAX : integer --;
    );
    port (
      -- system
      nRESET : in  std_logic ;
      CLOCK  : in  std_logic ;
      -- output
      CLKOUT : out std_logic -- ;
    );
  end component ;
  -- judge
  component judge is
    port (
      -- input
      DIN  : in  std_logic_vector(7 downto 0) ;
      -- output
      JOUT : out std_logic_vector(3 downto 0) --;
    );
  end component ;
  -- clock
  signal iMCLK  : std_logic ;
  -- parent sequencer
  signal iPSTATE : std_logic_vector(2 downto 0) ;
  signal iBTRG   : std_logic ; -- blind run trigger
  signal iBFLAG  : std_logic ; -- blind run flag
  signal iJTRG   : std_logic ; -- judge run trigger
  signal iRFLAG_SFT   : std_logic_vector(2 downto 0) ;
  signal iRFLAG_R_TRG : std_logic ;
  signal iRFLAG_F_TRG : std_logic ;
  -- blind run sequencer
  signal iBSTATE : integer range 0 to 7 ;
  signal iBCNT   : integer range 0 to 300000 ;
  signal iBDUTY  : integer range 0 to 63 ;
  -- judge run sequencer
  signal iJSTATE  : std_logic_vector(2 downto 0) ;
  signal iJRDUTYX : integer range 0 to 63 ;
  signal iJLDUTYX : integer range 0 to 63 ;
  signal iJRDUTY  : integer range 0 to 63 ;
  signal iJLDUTY  : integer range 0 to 63 ;
  signal iJSENSOR : std_logic_vector(7 downto 0) ;
  signal iSENSOR  : std_logic_vector(7 downto 0) ;
  signal iJOUT    : std_logic_vector(3 downto 0) ;
  signal iMODE    : integer range 0 to 3 ;
  signal iJCNT    : integer range 0 to 100000 ;
  -- update duty
  signal iDSTATE : std_logic_vector(1 downto 0) ;
  signal iDUTY   : std_logic_vector(7 downto 0) ;
  signal iTRG    : std_logic ;
  -- 
  signal iSTATUS : std_logic_vector(7 downto 0) ;
begin
  -- clock
  CLKX : clkgenx generic map (TOPX,RMAX) port map (nRESET,CLOCK,iMCLK) ;
  -- judge
  JUDGEX : judge port map (iSENSOR,iJOUT) ;

  -- input
  iJSENSOR < not SENSOR ;

  -- output
  DUTY <= iDUTY ;
  TRG  <= iTRG  ;

  -- monitor
  LED    <= not iMCLK ;
  SOUT   <= not iJSENSOR ;
  STATUS <= not iSTATUS ;
  TRGX   <= iMCLK ;

  -- internal status
  iSTATUS(3 downto 0) <= "1000" when ( iBSTATE = 1 ) else -- duty  5%
                         "0100" when ( iBSTATE = 3 ) else -- duty 15%
                         "0010" when ( iBSTATE = 5 ) else -- duty 30%
                         "0001" when ( iBSTATE = 7 ) else -- duty 50%
                         "0000" ;

  iSTATUS(7 downto 4) <= "1000" when ( iMODE = 0 ) else -- NORMAL
                         "0100" when ( iMODE = 3 ) else -- CRANK
                         "0010" when ( iMODE = 1 ) else -- LANE RIGHT
                         "0001" when ( iMODE = 2 ) else -- LANE LEFT
                         "0000" ;

  -- trigger shift register
  process (nRESET,iMCLK)
  begin
    if ( nRESET = '0' ) then
      iRFLAG_SFT <= "000" ;
    elsif rising_edge(iMCLK) then
      iRFLAG_SFT <= iRFLAG_SFT(1 downto 0) & RFLAG ;
    end if ;
  end process ;
  iRFLAG_R_TRG <= '1' when ( iRFLAG_SFT = "011" or iRFLAG_SFT = "001" ) else '0' ;
  iRFLAG_F_TRG <= '1' when ( iRFLAG_SFT = "110" or iRFLAG_SFT = "100" ) else '0' ;

  -- parent sequencer
  process (nRESET,iMCLK)
  begin
    if ( nRESET = '0' ) then
      iPSTATE <= "000" ;
    elsif rising_edge(iMCLK) then
      case conv_integer(iPSTATE) is
        -- wait RFLAG rising edge
        when 0 => if ( iRFLAG_R_TRG = '1' ) then
                    iPSTATE <= "001" ;
                  end if ;
        -- send blind run trigger
        when 1 => iPSTATE <= "011" ;
        -- wait blind run flag
        when 3 => if ( iBFLAG = '1' ) then
                    iPSTATE <= "111" ;
                  end if ;
        -- send judge run trigger
        when 7 => iPSTATE <= "110" ;
        -- wait RFLAG falling edge
        when 6 => if ( iRFLAG_F_TRG = '1' ) then
                    iPSTATE <= "100" ;
                  end if ;
        -- return first state
        when 4 => iPSTATE <= "000" ;
        -- default
        when others => 
                  iPSTATE <= "000" ;
      end case ;
    end if ;
  end process ;
  iBTRG <= '1' when ( iPSTATE = "001" ) else '0' ;
  iJTRG <= '1' when ( iPSTATE = "111" ) else '0' ;

  -- blind run sequencer
  process (nRESET,iMCLK)
  begin
    if ( nRESET = '0' ) then
      iBSTATE <= 0 ;
      iBCNT   <= 0 ;
      iBDUTY  <= 0 ;
    elsif rising_edge(iMCLK) then
      case iBSTATE is
        -- wait trigger
        when 0 => if ( iBTRG = '1' ) then
                    iBSTATE <= 1 ;
                  end if ;
        -- set duty ratio (5%)
        when 1 => iBSTATE <= 2 ;
                  iBCNT   <= 100000 ;
                  iBDUTY  <= 5 ;
        -- delay
        when 2 => if ( iBCNT = 0 ) then
                    iBSTATE <= 3 ;
                  else
                    iBCNT <= iBCNT - 1 ;
                  end if ;
        -- set duty ratio (15%)
        when 3 => iBSTATE <= 4 ;
                  iBCNT   <= 200000 ;
                  iBDUTY  <= 15 ;
        -- delay 
        when 4 => if ( iBCNT = 0 ) then
                    iBSTATE <= 5 ;
                  else
                    iBCNT <= iBCNT - 1 ;
                  end if ;
        -- set duty ratio (30%)
        when 5 => iBSTATE <= 6 ;
                  iBCNT   <= 200000 ;
                  iBDUTY  <= 30 ;
        -- delay 
        when 6 => if ( iBCNT = 0 ) then
                    iBSTATE <= 7 ;
                  else
                    iBCNT <= iBCNT - 1 ;
                  end if ;
        -- set duty ratio (50%)
        when 7 => iBSTATE <= 0 ;
                  iBDUTY  <= 50 ;
        -- default
        when others => 
                  iBSTATE <= 0 ;
      end case ;
    end if ;
  end process ;
  iBFLAG <= '1' when ( iBSTATE = 7 ) else '0' ;

  -- judge run sequencer
  process (nRESET,iMCLK)
  begin
    if ( nRESET = '0' ) then
      iJSTATE  <= "000" ;
      iJRDUTY  <= 0 ; -- right duty
      iJLDUTY  <= 0 ; -- left  duty
      iJRDUTYX <= 0 ; -- right duty
      iJLDUTYX <= 0 ; -- left  duty
      iJCNT    <= 0 ; -- delay counter
      iMODE    <= 0 ; -- NORMAL 0 / LANE_RIGHT 1 / LANE_LEFT 2 / CRANK 3
    elsif rising_edge(iMCLK) then
      if ( iJTRG = '1' ) then
        case conv_integer(iJSTATE) is
          -- get sensor data
          when 0 => iJSTATE <= "001" ;
			        iSENSOR <= iJSENSOR ;
          -- convert
          when 1 => iJSTATE <= "011" ;
                    case conv_integer(iJOUT) is
                      -- all_black
                      when 0 => if ( iMODE = 2 ) then -- LANE_LEFT
                                  iJRDUTYX <= 25     ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <= 15     ; -- left  duty
                                  iJCNT    <= 100000 ; -- 1000ms = 100000 x 10us
                                elsif ( iMODE = 1 ) then -- LANE_RIGHT
                                  iJRDUTYX <= 15     ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <= 25     ; -- left  duty
                                  iJCNT    <= 100000 ; -- 1000ms = 100000 x 10us
                                elsif ( iMODE = 3 ) then -- CRANK
                                  iJRDUTYX <= 15 ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <= 15 ; -- left  duty
                                else
                                  iJRDUTYX <= 0 ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <= 0 ; -- left  duty
                                end if ;
                      -- tiny_right
                      when 1 => if ( iMODE = 0 ) then -- NORMAL
                                  iJRDUTYX <= 20 ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <= 27 ; -- left  duty
                                  iJCNT    <= 25 ;
                                else
                                  iJRDUTYX <= 20 ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <= 25 ; -- left  duty
                                  iJCNT    <= 23 ;
                                end if ;
                      -- right
                      when 2 => if ( iMODE = 0 ) then -- NORMAL
                                  iJRDUTYX <= 15 ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <= 25 ; -- left  duty
                                  iJCNT    <= 20 ;
                                else
                                  iJRDUTYX <= 15 ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <= 25 ; -- left  duty
                                  iJCNT    <= 22 ;
                                end if ;
                      -- big_right
                      when 3 => if ( iMODE = 0 ) then -- NORMAL
                                  iJRDUTYX <=  5 ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <= 30 ; -- left  duty
                                  iJCNT    <= 15 ;
                                else
                                  iJRDUTYX <=  5 ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <= 30 ; -- left  duty
                                  iJCNT    <= 17 ;
                                end if ;
                      -- center
                      when 4 => if ( iMODE = 2 ) then -- LANE_LEFT
                                    iJRDUTYX <= 15     ; -- right duty
                                    iJLDUTYX <= 35     ; -- left  duty
                                    iJCNT    <= 100000 ;
                                    iMODE    <= 0      ; -- change normal
                                elsif ( iMODE = 1 ) then -- LANE_RIGHT
                                    iJRDUTYX <= 35     ; -- right duty
                                    iJLDUTYX <= 15     ; -- left  duty
                                    iJCNT    <= 100000 ;
                                    iMODE    <= 0      ; -- change normal
                                elsif ( iMODE = 3 ) then -- CRANK
                                    iJRDUTYX <= 15 ; -- right duty
                                    iJLDUTYX <= 15 ; -- left  duty
                                    iJCNT    <=  5 ;
                                else
                                    iJRDUTYX <= 35 ; -- right duty
                                    iJLDUTYX <= 35 ; -- left  duty
                                    iJCNT    <= 10 ;
                                end if ;
                      -- tiny_left
                      when 5 => if ( iMODE = 0 ) then -- NORMAL
                                  iJRDUTYX <= 25 ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <= 20 ; -- left  duty
                                  iJCNT    <= 25 ;
                                else
                                  iJRDUTYX <= 25 ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <= 20 ; -- left  duty
                                  iJCNT    <= 27 ;
                                end if ;
                      -- left
                      when 6 => if ( iMODE = 0 ) then -- NORMAL
                                  iJRDUTYX <= 25 ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <= 10 ; -- left  duty
                                  iJCNT    <= 20 ;
                                else
                                  iJRDUTYX <= 25 ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <= 15 ; -- left  duty
                                  iJCNT    <= 23 ;
                                end if ;
                      -- big_left
                      when 7 => if ( iMODE = 0 ) then -- NORMAL
                                  iJRDUTYX <= 30 ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <=  5 ; -- left  duty
                                  iJCNT    <= 15 ;
                                else
                                  iJRDUTYX <= 30 ; -- right duty
                                  iJLDUTYX <=  5 ; -- left  duty
                                  iJCNT    <= 17 ;
                                end if ;
                      -- right_white
                      when 8 => if ( iMODE = 2 ) then -- LANE_LEFT
                                    iJRDUTYX <= 5     ; -- right duty
                                    iJLDUTYX <= 55    ; -- left  duty
                                    iJCNT    <= 1000  ;
                                    iMODE    <= 0     ; -- change NORMAL
                                elsif ( iMODE = 1 ) then -- LANE_RIGHT
                                    iJRDUTYX <= 55    ; -- right duty
                                    iJLDUTYX <= 5     ; -- left  duty
                                    iJCNT    <= 1000  ;
                                    iMODE    <= 0     ; -- change NORMAL
                                elsif ( iMODE = 3 ) then -- CRANK
                                    iJRDUTYX <= 5     ; -- right duty
                                    iJLDUTYX <= 55    ; -- left  duty
                                    iJCNT    <= 45    ;
                                    iMODE    <= 0     ; -- change NORMAL
                                else
                                    iJRDUTYX <= 15    ; -- right duty
                                    iJLDUTYX <= 15    ; -- left  duty
                                    iJCNT    <= 10000 ;
                                    iMODE    <= 1     ; -- change LANE (right)
                                end if ;
                      -- left_white
                      when 9 => if ( iMODE = 2 ) then -- LANE_LEFT
                                    iJRDUTYX <= 55    ; -- right duty
                                    iJLDUTYX <= 5     ; -- left  duty
                                    iJCNT    <= 1000  ;
                                    iMODE    <= 0     ; -- change NORMAL
                                elsif ( iMODE = 1 ) then -- LANE_RIGHT
                                    iJRDUTYX <= 5     ; -- right duty
                                    iJLDUTYX <= 55    ; -- left  duty
                                    iJCNT    <= 1000  ;
                                    iMODE    <= 0     ; -- change NORMAL
                                elsif ( iMODE = 3 ) then -- CRANK
                                    iJRDUTYX <= 55    ; -- right duty
                                    iJLDUTYX <= 5     ; -- left  duty
                                    iJCNT    <= 45    ;
                                    iMODE    <= 0     ; -- change NORMAL
                                else
                                    iJRDUTYX <= 15    ; -- right duty
                                    iJLDUTYX <= 15    ; -- left  duty
                                    iJCNT    <= 10000 ;
                                    iMODE    <= 2     ; -- change LANE (left)
                                end if ;
                      -- all_white
                      when 10 => if ( iMODE = 3 ) then -- CRANK
                                    iJRDUTYX <= 15    ; -- right duty
                                    iJLDUTYX <= 15    ; -- left  duty
                                    iJCNT    <= 100   ;
                                 elsif ( iMODE = 0 ) then -- NORMAL
                                    iJRDUTYX <= 15    ; -- right duty
                                    iJLDUTYX <= 15    ; -- left  duty
                                    iJCNT    <= 10000 ;
                                    iMODE    <= 3     ; -- change CRANK
                                 else -- LANE_LEFT / LANE_RIGHT
                                 end if ;
                      when others => NULL ;
                    end case ;
          -- latch 
          when 3 => iJSTATE <= "111" ;
                    iJRDUTY <= iJRDUTYX ; -- right duty
                    iJLDUTY <= iJLDUTYX ; -- left  duty
          -- delay
          when 7 => if ( iJCNT = 0 ) then
                      iJSTATE <= "110" ;
                    else
                      iJCNT <= iJCNT - 1 ;
                    end if ;
          -- dummy (auto skip)
          when 6 => iJSTATE <= "100" ;
          -- return first state
          when 4 => iJSTATE <= "000" ;
          -- default
          when others =>
                    iJSTATE <= "000" ;
        end case ;
      else
        iJRDUTY <= 0 ; -- right duty
        iJLDUTY <= 0 ; -- left  duty
      end if ;
    end if ;
  end process ;

  -- update duty
  process (nRESET,iMCLK)
  begin
    if ( nRESET = '0' ) then
      iDSTATE <= "00" ;
      iDUTY   <= (others => '1') ;
    elsif rising_edge(iMCLK) then
      case conv_integer(iDSTATE) is
        -- get left duty
        when 0 => iDSTATE <= "01" ;
                  if ( iPSTATE = "011" ) then
                    iDUTY <= '1' & conv_std_logic_vector(iBDUTY,7) ;
                  else
                    iDUTY <= '1' & conv_std_logic_vector(iJLDUTY,7) ;
                  end if ;
        -- send trigger
        when 1 => iDSTATE <= "11" ;
        -- get right duty
        when 3 => iDSTATE <= "10" ;
                  if ( iPSTATE = "011" ) then
                    iDUTY <= '0' & conv_std_logic_vector(iBDUTY,7) ;
                  else
                    iDUTY <= '0' & conv_std_logic_vector(iJRDUTY,7) ;
                  end if ;
        -- send trigger and return first state
        when 2 => iDSTATE <= "00" ;
        -- default
        when others =>
                  iDSTATE <= "00" ;
      end case ;
    end if ;
  end process ;
  iTRG <= '1' when ( iDSTATE = "01" or iDSTATE = "10" ) else '0' ;

end behavioral;

　ピンアサインを定義します。

# system
NET "CLOCK"   LOC = "P38"  ;
NET "LED"     LOC = "P92"  ;
NET "nRESET"  LOC = "P143" ;

# output group A (J6)
NET "RFLAG"    LOC = "P87" ;
NET "TRGX"     LOC = "P80" ;
NET "TRG"      LOC = "P81" ;

# output group B (J6)
NET "DUTY<7>" LOC = "P78" ;
NET "DUTY<6>" LOC = "P79" ;
NET "DUTY<5>" LOC = "P76" ;
NET "DUTY<4>" LOC = "P77" ;
NET "DUTY<3>" LOC = "P74" ;
NET "DUTY<2>" LOC = "P75" ;
NET "DUTY<1>" LOC = "P70" ;
NET "DUTY<0>" LOC = "P71" ;

# output group A (J4)
NET "SENSOR<7>" LOC = "P142" ;
NET "SENSOR<6>" LOC = "P140" ;
NET "SENSOR<5>" LOC = "P139" ;
NET "SENSOR<4>" LOC = "P138" ;
NET "SENSOR<3>" LOC = "P137" ;
NET "SENSOR<2>" LOC = "P136" ;
NET "SENSOR<1>" LOC = "P135" ;
NET "SENSOR<0>" LOC = "P134" ;

# output group B (J4)
NET "SOUT<7>" LOC = "P133" ;
NET "SOUT<6>" LOC = "P132" ;
NET "SOUT<5>" LOC = "P131" ;
NET "SOUT<4>" LOC = "P130" ;
NET "SOUT<3>" LOC = "P129" ;
NET "SOUT<2>" LOC = "P128" ;
NET "SOUT<1>" LOC = "P126" ;
NET "SOUT<0>" LOC = "P125" ;

# output group C (J4)
NET "STATUS<7>" LOC = "P124" ;
NET "STATUS<6>" LOC = "P121" ;
NET "STATUS<5>" LOC = "P120" ;
NET "STATUS<4>" LOC = "P119" ;
NET "STATUS<3>" LOC = "P118" ;
NET "STATUS<2>" LOC = "P117" ;
NET "STATUS<1>" LOC = "P116" ;
NET "STATUS<0>" LOC = "P115" ;

　ここまでのVHDLコードでは、ロータリーエンコーダの
　情報を入力していません。

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