FPGA 06 基础 led流水灯

拼搏现实的明天。 2022-12-11 07:58 170阅读 0赞

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# FPGA 06 基础 led流水灯 #

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模块名称： led\_flow

主要功能 ：每隔一段时间，输出 led\[x:0\] 所有电平进行循环移位，对外部电路实现控制4个led灯的流水灯效果。

实现（设计）流程： 1、内部使用一个定时器计数器，分两个部分

①计数到设置值，重新开始计数

②计数到设置值，led\[x:0\]循环左移或者右移，否则保持不变。

led\_r <= \{led\_r\[2:0\],led\_r\[3\]\}; //使用位拼接的方式进行移位操作

*  led\_flow.v 文件

module led_flow(
     
     //端口列表
      clk50M ,
      Rst_n  ,
     
      led
    );  
    // 这里类似与 C 语言的函数定义，也可以使用类似于C语言的定义，如下所示：
    // module led_flash(input clk50M ,input Rst_n , reg [3:0]led); 
    // 上述可以看到
    
    
    //端口定义
     input clk50M ;
     input Rst_n  ;
     
     //output wire [3:0]led ; //定义的是一个【线网】类型的信号
     output [3:0]led ; //定义的是一个寄存器输出的端口
     
     //传参，修改定时器的值，方便在后续的参数传递时
     //仅仅只需要修改一个参数变量即可
     // 1、减少修改文件的数目
     // 2、减少修改出现的错误
     parameter CNT_MAX = 25'd24_999_999 ; //类似与 C 语言的 #define
     
     reg [24:0]cnt ;  //定义一个25位的寄存器，用做计数
     
     //always 语句分析 
     // 总是关注 clk50M 信号的上升沿或者 Rst_n 的下降边沿，那么就会
     // 执行 always 里面的语句
     // always 语句，是不断在执行和处理的,
     // 个人理解： always 会不断执行alway 里面到下一个always 块之前的语句
     // 这里面属于一个单独的always 块，相当于分片进行设计和操作
     // 此外，always 和另外一个always 是互不影响的
     
     //第一个always块
    	 always@(posedge clk50M or negedge Rst_n) 
    	 // posedge ： 上升沿 negedge: 下降沿
    	 if(!Rst_n) //判断 复位引脚是否位低电平，如果是，则进入if语句执行一些操作
    		cnt <=25'd0 ;  //进入if语句，表示Rst_n是低电平，则进入复位
    	 else if(cnt == CNT_MAX) //判断是否到达定时器的值，到了，对cnt 清零
    		cnt <= 25'd0 ;
    	 else //未满足上面的条件，则表示既没有复位，计数器的值也没有达到设定的值
    		cnt <= cnt +1'b1 ; // cnt++
    	
    //第二个always 块，不影响其他always块的执行
    /* ① flow 流水灯操作 reg [3:0]led_r ; //定义一个4位的寄存器 always@(posedge clk50M or negedge Rst_n) if(!Rst_n) led_r <= 4'b0001; // 4'b 表示的是四位的二进制数赋值 else if(cnt == CNT_MAX) begin //进入 else if 执行的语句 if(led_r == 4'b0000) //判断是否全部左移完成 led_r <= 4'b0001 ; //执行 赋值 0001 else led_r <= led_r <<1 ; //否则左移一位 end //表示的是 eles if 判断执行的语句 else //定时器没到，保持当前状态 led_r <=led_r ; //对寄存器进行操作 assign led = ~ led_r ; //寄存器的值取反 赋值给 led 灯 // assign: 对应的是连线,是组合逻辑输出， 此时这里的 [3:0]led 必须保证是 wire [3:0]led 类型的才可以直接连接 // 如果是 reg [3:0]led ,则使用assign 是会出错 */
    
    // ②flow 流水灯操作
    	 reg [3:0]led_r ; //定义一个4位的寄存器
    	 always@(posedge clk50M or negedge Rst_n) 
    	 if(!Rst_n)
    		led_r <= 4'b0001; // 4'b 表示的是四位的二进制数赋值 
    	 else if(cnt == CNT_MAX) begin //进入 else if 执行的语句
    		if(led_r ==  4'b0000) //判断是否全部左移完成
    			led_r <= 4'b0001 ; //执行 赋值 0001
    		else
    			led_r <= { led_r[2:0],led_r[3]}; //否则左移一位,使用位拼接的方式进行移位操作
    	 end  //表示的是 eles if 判断执行的语句
    	 else //定时器没到，保持当前状态
    		led_r <=led_r ; //对寄存器进行操作 
    		
    	 assign led = ~ led_r ; //寄存器的值取反 赋值给 led 灯
    	 // assign: 对应的是物理世界中的连线,是组合逻辑输出， 此时这里的 [3:0]led 必须保证是 wire [3:0]led 类型的才可以直接连接
    	 // 如果是 reg [3:0]led ,则使用assign 是会出错
    
    
     endmodule
     
     
     // 编辑完成上述步骤后，进行分析和综和进行编译 按钮 start Analysie & Synthesis

*  led\_flow\_tb.v文件

`timescale 1ns/1ns
    //建议上面直接复制粘贴，不然容易出错
    `define clock_period 20  //定义一个仿真的时钟周期的时间是20ns
    
    module led_flow_tb;
     //端口模块测试的端口定义
     //测试模块编写流程
     reg clk50M ;
     reg Rst_n  ; 
     //output wire [3:0]led ; //定义的是一个【线网】类型的信号
     wire [3:0]led ; //定义的是一个寄存器输出的端口
    
     //测试模块函数，重定义了一个新的 测试模块名称: led_flash0
     //传递参数进入
      //测试模块函数
     led_flow 
     #(
    	.CNT_MAX(25'd249)   // 这里表示，在我们仿真的时候修改
    								// led_flash 模块里面的 CNT_MAX 修改为 25’d2499 进行仿真测试
    								// 参数传递的好处，不需要修改源文件的蚕食
    								// 保证实际电路的输出效果时不会出错
      )
     //加入测试接口和函数
     led_flow0(
      .clk50M(clk50M) ,
      .Rst_n(Rst_n)   ,
      .led(led)
    );  
    
    /* //实际电路仿真， CNT_MAX 的参数不可更改 ，若 CNT_MAX参数，则实际电路仿真时会出错 //其余和逻辑仿真保持一致即可，注： 可以和上面的近对比。 led_flow //加入测试接口和函数 led_flow0( .clk50M(clk50M) , .Rst_n(Rst_n) , .led(led) ); */
     
    //设定初始状态
    	initial clk50M =1 ; //初始化 clk50M = 1 定义一个
    //
    // always #10 clk50M = ~clk50M ; //延时10ns,时钟翻转一次，这样的话，时钟周期就是 20ns
    // 也可以使用下面的方式进行操作 ,一个周期有 10ns 的低电平，10ns的高电平
    // 每个电平持续时间是 10ns ， 则一个总的时钟信号周期就是 20ns
    	always #(`clock_period/2) clk50M = ~clk50M ;
    	
    // 初始化信号,（begin end）
    // 出现begin 后面必须有 end
    // 开机执行一次
    
    	initial begin
    		Rst_n = 0 ;
    		#(`clock_period*20+1);
    		Rst_n =1 ; //延时20个周期+1，避免异步对准（齐）
    		
    		#(`clock_period*25000+1); //仿真的延时时间
    		
    		$stop ; //仿真停止
    		
    	end
     
    endmodule
     
     // 编写完成测试后，设置该源代码位仿真代码
     // Assigment->Settings --> EDA Tool Settings 
     // --> Simulation --> Compile test bench 
     // 添加测试的文件 （点击 Test Benches --> New）
     // 点击Filename 后面跟随的（...）--> 添加自己的测试文件
     // 添加完成以后，在TestBench 里面添加 测试的文件名称（不要添加.v这个后缀） 即可
     // 保存--> Ok--> apply 即可
     
     // 主界面 --> Tools --> Run Simulation --> RTL Simulation or Gate Level Simulation
     
     // 重新仿真操作
     // 仿真出错 --> 修改好文件 -> 在仿真软件 ->Library -> Recompile 
     // Reset --> Run All
     // 出现仿真时间过长--> break 进行停止
     
     
     // 电路图视图 操作: 看内部实际电路的连接方式
     // Tools -> NetList Viwers -> RTL Viewer 
     
     
     // 逻辑仿真和模拟实际情况下的仿真 的对比（不同点）
     
     // #(.CNT_MAX(25'd249)) 在逻辑电路可以传递参数
     // 实际电路中不可以传递参数
     
     // 最后，配置IO 口进行下载到芯片中
     // 2种方式
     // 方式1、选择Pin planner 配置选中对应的IO口 Assigment->Pin Planner 
     // 方式2、 ①编写自动化脚本文件 new -> File -> Tcl_script.tcl 文件 （针对IO口较多的情况）
     // ②编写完成后， Tools -> Tcl_script --> 导入 --> run 执行编写的脚本文件

.tcl 脚本文件

set_instance_assignment -name IO_STANDARD "3.3-V LVTTL" -to clk50M
    set_instance_assignment -name IO_STANDARD "3.3-V LVTTL" -to Rst_n
    set_instance_assignment -name IO_STANDARD "3.3-V LVTTL" -to led[0]
    set_instance_assignment -name IO_STANDARD "3.3-V LVTTL" -to led[1]
    set_instance_assignment -name IO_STANDARD "3.3-V LVTTL" -to led[2]
    set_instance_assignment -name IO_STANDARD "3.3-V LVTTL" -to led[3]
    
    set_location_assignment PIN_E1 -to clk50M
    set_location_assignment PIN_E16 -to Rst_n 
    set_location_assignment PIN_A2 -to led[0]
    set_location_assignment PIN_B3 -to led[1]
    set_location_assignment PIN_A4 -to led[2]
    set_location_assignment PIN_A3 -to led[3]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xqMTk4NjgxNzkwMg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221123/c82a977342e7485197b15adb80a3aafe.png
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