🐾 もふねこのHDL実験ノート
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  • 基礎実験1: 論理回路の基礎
  • 基礎実験2: 組み合わせ回路を理解する
  • 基礎実験3: 順序回路とフリップフロップ
  • 基礎実験4: ステートマシンの考え方
  • 文法実験1: Verilogで加算回路を書く
  • 文法実験2: Verilogで順序回路を書く
  • 文法実験3: シミュレーションと論理合成を体験する
  • 文法実験4: Verilog基本文法(前編)
  • 文法実験5: Verilog基本文法(後編)
  • 文法実験6: Verilogの記述スタイルを学ぶ
  • 回路実験1: ゲート回路とセレクタを書く
  • 回路実験2: デコーダとエンコーダを書く
  • 回路実験3: 演算回路を書く
  • 回路実験4: 順序回路の書き方基礎
  • 回路実験5: フリップフロップを書く
  • 回路実験6: カウンタとシフトレジスタを書く
  • 回路実験7: ブロック図から回路を組み立てる
  • 回路実験8: 回路を書いて動作を確認する
  • 応用実験1: 優先エンコーダで if/case を理解する
  • 応用実験2: 記述順序でハマる落とし穴
  • 応用実験3: ステートマシンを回路で書く
  • 応用実験4: パラメタライズで回路を汎用化する
  • 応用実験5: ラッチを生む3つの原因と対策
  • 応用実験6: Verilog記述テクニック集
  • 応用実験7: コンパイラ指示子を使いこなす
  • 応用実験8: シミュレーション専用モデルを書く
  • 合成実験1: 論理合成の仕組みを知る
  • 合成実験2: 制約条件でタイミングを制御する
  • 合成実験3: 合成に強い書き方を学ぶ
  • 合成実験4: 論理合成を実際にやってみる
  • 合成実験5: スクリプトで論理合成を自動化する
  • 検証実験1: テストベンチの基本構造を知る
  • 検証実験2: テストベンチ専用の文法を学ぶ
  • 検証実験3: システムタスクで結果を出力する
  • 検証実験4: テストベンチのテクニック集
  • 検証実験5: タスクでテストベンチを効率化する
  • 検証実験6: 回路検証を実際にやってみる
  • HDL Review Lab
  • 実験ログ1: Sim/Synthミスマッチを解剖する
  • 実験ログ2: Latch地獄から脱出した3日間
  • 実験ログ3: Warning放置で溶かした話 ベスト5

🐾 もふねこコラム

大学での実習指導で見つかった学生のつまずきや、実務の失敗談をnoteで公開しているよ!

つまずき解決LSIコラム ↗

運営者情報(プロフィール)

もふねこ

もふねこ 🐾

大学でハードウェア設計・Verilog-HDLの研究に取り組み、現在もFPGA設計・デジタル回路の教材開発・教育活動に携わる実験好きの猫。

🐾 もふねこの専門性・活動実績

  • 大学でのHDL研究・教育支援(10年以上): 論理回路設計、Verilog-HDLの研究および実習サポート。数多くの学生の「つまずき」を解決に導く。
  • 教材・カリキュラム開発: FPGA設計やデジタル回路を「図解と波形で直感的に理解できる」初心者向け学習プログラムを開発。
  • ハードウェア実装経験: Verilog-HDLを用いた論理合成、FPGAでの自作CPU実装、サウンド処理回路の実装など。

🛡️ もふねこってどんな存在?

はじめまして、ぼくがもふねこ🐾だよ。
もともとは大学でハードウェア設計・Verilog-HDLの研究をしていて、現在もFPGA設計やデジタル回路設計の教材開発・教育活動に関わっているんだ。

実は最初からスラスラ書けたわけじゃなくて、ある授業で「コードを書いたら実際に回路として動く」という感覚を初めて体験したとき、あまりの面白さに独学でのめり込んでいったんだ🐾
気づいたら、FPGAで音を鳴らしてみたり、自񏗌PUに挑戦してみたり……気がつけばVerilog漬けの毎日になっていた。

「HDLって難しそう…」「専門家しか書けないんじゃないの?」
そういうイメージを変えたくて始めたのが、この実験ノートなんだ。


🔍 このサイトでやりたいこと

難しい理論を最初から完璧に理解しようとするより、
「まずコードを書いて動かす」
「波形を見て試してみる」
ことを何よりも大切にしているんだ。

📌 こんな人に来てほしい!

  • Verilog-HDLやFPGAをこれから学びたい
  • 論理回路の基礎からちゃんと理解したい
  • シミュレーションや論理合成の仕組みを知りたい
  • 難しいことをわかりやすく、手を動かしながら学びたい!

ハードウェア未経験の方でも、文系出身の方でも大丈夫。
そういう "初心者にやさしい実験ノート" を目指してるんだ🐾✨

このサイトで扱う内容

もふねこのHDL実験ノートでは、Verilog-HDLを中心に、論理回路の基礎から回路記述、テストベンチ、シミュレーション、論理合成までを順番に学べるように構成しています。単に文法を並べるのではなく、「その記述がどんな回路として解釈されるのか」「波形では何を確認すればよいのか」を大切にしています。

  • 論理ゲート、組み合わせ回路、順序回路、ステートマシンの考え方
  • Verilog-HDLの基本文法と、合成しやすい回路記述の書き方
  • テストベンチによる動作確認、シミュレーション結果の読み方
  • 論理合成、制約、回路規模やタイミングレポートの見方

学習者が途中で迷いやすいところは、できるだけ「なぜそう書くのか」「どこで間違えやすいのか」まで補足する方針です。授業資料のように一度読んで終わりではなく、手元でコードを動かしながら何度も戻ってこられるノートを目指しています。

記事を作るときに大切にしていること

各記事では、最初に学ぶポイントを絞り、短いサンプルコード、回路の考え方、確認すべき波形やログをセットで扱うようにしています。HDLはソフトウェアのプログラムと似て見える一方で、実際にはハードウェア回路を記述する言語です。その違いが伝わるように、代入の種類、クロック、リセット、ラッチ生成、ステートの扱いなどは特に丁寧に説明しています。

また、記事を更新するときは、読者が「どの順番で読めばよいか」を見失わないように、目次ページや前後の記事とのつながりも確認しています。間違いや補足が必要な箇所を見つけた場合は、内容を見直しながら少しずつ改善していきます。


運営の想い:一緒に失敗しながら進もう

ぼく自身、HDLを学び始めた頃は、
「なぜ意図せずラッチができちゃうのか」
「論理合成エラーが何に怒っているのか」
が全然わからず、たくさんつまずきました🐾

でも、実際に回路を書いて、失敗して、エラーを直して、波形を見て……を泥臭く繰り返すうちに、少しずつ理解できるようになりました。

このサイトは、そんな「試行錯誤と失敗の記録を整理した"学習ノート"」でもあります。
ハードウェア設計は環境構築の壁などで最初は難しく感じるかもしれませんが、うまくいかなくても大丈夫。それも実験のうちです。

少しずつ手を動かしながら、一緒に「回路が動く楽しさ」を味わっていける伴走者のようなサイトになれば嫁しいです!
この実験ノートも、少しずつ内容をアップデートしながら一緒に育てていきます🐾


🔧 実務で見てきた"つまずき"のリアル

10年以上、大学の研究室で学生たちのHDL設計をサポートしてきたんだけど、一つだけ確信したことがあるんだ。

「詰まるポイントは、全員ほぼ同じ」🐾

💀 ケース1:「Latch inferred」で丸2日

if文のelseをたった1箇所書き忘れただけで、意図しないラッチが生成された。シミュレーションでは完璧に動いていたのに、FPGAに焼いたらボタンを押すたびに挙動が変わる。シミュレーション上では気づけなかったために、原因特定に丸2日溶かしてしまったんだ。

💀 ケース2:テストベンチが永遠に終わらない

ステートマシンがデッドロックして、シミュレーションが永遠に終わらず顔面蒼白になった学生。タイムアウト処理(番犬)を入れていなかったから、「どこが壊れているか」すら分からない状態だったんだ。

💀 ケース3:「ゲートレベル検証は?」に答えられなかった

就職した学生から連絡が来た。「先輩にゲートレベル検証は?と聞かれて、何も答えられませんでした……」。シミュレーションで動くことと、実機で動くことは別物だという壁に、配属直後にぶつかってしまったんだ。

みんな才能がなかったわけじゃない。「正しい地図」を持たずに飛び込んだだけだったんだ。

だからこのサイトでは、「文法の解説」だけじゃなくて、「どこで間違えやすいのか」「なぜ実機で壊れるのか」まで、できるだけ丁寧に書くようにしているんだ🐾

※こうした失敗エピソードの詳細は、noteのコラムでも連載中だよ。

🐾 もふねこの活動コラム(note)のご紹介

大学の実習指導で実際に見てきた学生たちのつまずきポイントや、卒業生から聞いた実務の失敗談などを、noteで連載コラムとして発信しているよ。 この実験ノートの解説とも深く繋がっているから、ぜひあわせて読んでみてね!

つまずき解決LSIコラム(外部note) ↗

正確性と更新について

記事の内容は、Verilog-HDLやFPGA設計に関する学習・研究・教材作成の経験をもとに整理しています。サンプルコードや解説は、できるだけシミュレーション結果、論理合成時の考え方、実際の学習でつまずきやすい点と結びつけて確認するようにしています。

一方で、使用するシミュレータ、合成ツール、FPGAボード、バージョンによって、表示される警告や細かな挙動が異なる場合があります。そのため、このサイトの内容は学習用の参考情報として利用し、実際の設計では利用しているツールの公式ドキュメントやエラーメッセージもあわせて確認してください。

誤字、リンク切れ、コード例の不備、説明がわかりにくい箇所に気づいた場合は、お問い合わせページから知らせてもらえると助かります。いただいた内容を確認し、必要に応じて記事を修正・追記していきます。

もふねこ 🐾

🐾 もふねこのHDL実験ノート

Verilog-HDLを基礎から実践まで体系的に学ぶための実験ノート。

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