Verilog RTL 설계(7월 23일 - 3, DHT11 구현 (2) )

1. Top module of DHT11 

• 이전 게시글에서 구현한 dht11_cntr module를 실행시키기 위해 top module를 만들어서 실행해보도록 하겠다.
• dht11_cntr module 에 대한 게시글은 아래 링크를 참고하길 바란다.
  https://jbhdeve.tistory.com/295

Verilog RTL 설계(7월 23일 - 2, DHT11 구현 (1) )

 

 

 

 

< Source, Top module of DHT11 >

// Top module
module top_module_dht11 (
    input clk, reset_p,
    inout dht11_data, 
    output [3:0] com,
    output [7:0] seg_7,
    output [5:0] led_state );
    
    wire [7:0] temperature, humidity;
    dht11_cntr control_dht11 (.clk(clk), .reset_p(reset_p), .dht11_data(dht11_data), 
                .temperature(temperature), .humidity(humidity), .led_state(led_state));
    
    // FND Control
    wire [15:0] hex_value;
    assign hex_value = {temperature, humidity};
    
    fnd_cntr fnd_control (.clk(clk), .reset_p(reset_p), .hex_value(hex_value), .com(com), .seg_7(seg_7));
endmodule

 

 

< 구현 >

• FND의 앞 두자리는 온도, 뒤 두자리는 습도이기 때문에 해당 공간의 온도와 습도는 다음과 같다.
  - Temperature : 1A = 26
  - Humidty : 29

 

 

 

 

 

 

2. Convert from Binary to Decimal

• FND를 통한 온도, 습도 데이터 출력이 16진수 형태로 출력되기 때문에 보다 이해하기 쉽게 BCD 코드로 변환하도록 하겠다.
• 2진수에서 BCD 코드로 변환하기 위해 Double Dabble 알고리즘을 사용하도록 하겠다.
• Double Dabble 알고리즘에 대한 이론 설명은 아래 게시글을 참고하길 바란다.
  https://jbhdeve.tistory.com/294

Algorithm - Double Dabble

 

 

 

 

< Source, Convert from Binary to Decimal >

module bin_to_dec(
        input [11:0] bin,
        output reg [15:0] bcd
    );

    reg [3:0] i;

    always @(bin) begin
        bcd = 0;
        for (i=0;i<12;i=i+1)begin
            bcd = {bcd[14:0], bin[11-i]};
            if(i < 11 && bcd[3:0] > 4) bcd[3:0] = bcd[3:0] + 3;
            if(i < 11 && bcd[7:4] > 4) bcd[7:4] = bcd[7:4] + 3;
            if(i < 11 && bcd[11:8] > 4) bcd[11:8] = bcd[11:8] + 3;
            if(i < 11 && bcd[15:12] > 4) bcd[15:12] = bcd[15:12] + 3;
        end
    end
endmodule

 

 

 

 

< Source, 온도 습도 데이터를 BCD 형태로 출력하는 Top Module >

// Top module
module top_module_dht11 (
    input clk, reset_p,
    inout dht11_data, 
    output [3:0] com,
    output [7:0] seg_7,
    output [5:0] led_state );
    
    wire [7:0] temperature, humidity;
    dht11_cntr control_dht11 (.clk(clk), .reset_p(reset_p), .dht11_data(dht11_data), .temperature(temperature), .humidity(humidity), .led_state(led_state));
    
    // Convert from binary to decimal
    wire [15:0] temperature_bcd, humidity_bcd;
    bin_to_dec convert_temperature(.bin({4'b0, temperature}), .bcd(temperature_bcd));
    bin_to_dec convert_humidity(.bin({4'b0, humidity}), .bcd(humidity_bcd));
     
    // FND Control
    wire [15:0] hex_value;
    assign hex_value = {temperature_bcd[7:0], humidity_bcd[7:0]};
    
    fnd_cntr fnd_control (.clk(clk), .reset_p(reset_p), .hex_value(hex_value), .com(com), .seg_7(seg_7));
endmodule

 

 

 

 

 

< 구현 >

• FND에 출력되는 BCD로 변환된 온습도 데이터를 통해 습도는 45, 온도는 24임을 확인하였다.

 

 

 

 

< 오실로스코프를 통한 DHT11과 Basys3간에 통신 >

• 오실로스코프를 dht11_data 단자와 연결하여 위와 같은 파형을 얻을 수 있었으며, 위 파형은 DHT11과 Basys3간에 통신 신호를 나타내고 있다.
• 온도, 습도 데이터의 정수부, 소수부를 얻은 뒤, check sum과 비교한 결과, 전송간에 데이터 손실이 발생하지 않았음을 확인하였고, 손실이 발생하지 않았음을 확인후, 온도, 습도 데이터를 FND로 출력하였다.