ブロック図から回路を組み立てる

1. 仕様から回路記述への手順

いきなりコードを書き始めるのはNG！🐾
まずは仕様から「どんな入出力があるか」「どういうブロックに分けるか」を整理するのが、失敗しない回路設計のコツだよ！

新しく回路を記述する場合には回路の仕様から作成することもありますが、ここでは動作仕様とブロック図が与えられた場合の回路記述手順について説明します。

2. 繰り返し演算回路の仕様

終了判定を通して「繰り返し演算回路」の仕様の理解から回路記述までを体験します。繰り返し演算回路の仕様を示します。何を行う回路か・またどのように動作するかを理解してください。

動作例：DIN = 255 の場合

3. 入出力端子表

4. 動作タイミングの確認ポイント

タイミングチャートの読み方のポイントを整理します。

5. 内部ブロック構成の検討

回路をブロックに分けるときの鉄則！🐾
「計算（組み合わせ回路）」と「記憶（順序回路）」をしっかり分けること！これができると、一気にプロっぽい設計になるよ！

この回路の動作が理解できたら今度は回路構成を考えます。以下の構成で実現できます。

6. 回路記述（解答例）

内部ブロック構成に沿って回路記述を行います。演算部はfunction、レジスタ部はalways文で記述します。

module REPEAT_CALC ( CLK, RB, LD, DIN, DOUT );
input        CLK, RB, LD;
input  [7:0] DIN;
output [7:0] DOUT;
reg    [7:0] DOUT;

// ① 演算ブロック: 次のDOUT値を計算する（組み合わせ回路 → function）
function [7:0] NEXT_DOUT;
input        ld;
input  [7:0] dout;
begin
    if ( ld == 1'b1 )
        NEXT_DOUT = dout;           // LD=1: そのまま保持（ロード動作はalways側で実施）
    else if ( dout == 8'd0 )
        NEXT_DOUT = 8'd0;           // DOUT=0: 終了（0を保持）
    else if ( dout[0] == 1'b1 )
        NEXT_DOUT = dout - 8'd1;    // 奇数: -1演算
    else
        NEXT_DOUT = dout >> 1;      // 偶数: ÷2（右シフト）
end
endfunction

// ② レジスタブロック: CLK立ち上がりで演算結果をラッチ（順序回路）
always @( posedge CLK or negedge RB )
begin
    if ( RB == 1'b0 )
        DOUT <= 8'd0;               // 非同期リセット
    else if ( LD == 1'b1 )
        DOUT <= DIN;                // LD=1: DINをロード
    else
        DOUT <= NEXT_DOUT( LD, DOUT );  // LD=0: 演算結果をラッチ
end
endmodule