官方论坛
官方淘宝
官方博客
微信公众号
点击联系吴工 点击联系周老师
您的当前位置:主页 > 学员学习心得 >

《FPGA至简设计原理与应用》学习笔记——4位闪烁灯设计

发布时间:2020-04-01   作者:admin 浏览量:
作者:一条咸鱼
本文为明德扬原创及录用文章,转载请注明出处

个人感想:

本文首先分析了至简设计法案例—4位闪烁灯,然后通过该案例举一反三,实现了一个交通灯的功能。通过修改最重要的2个计数器cnt0cnt1的代码,并且仅修改了1个数字和信号变化条件,就实现了交通灯案例。案例代码的模块化与规范化为代码的移植与修改提供了很大的便利,节省了大量的时间。




设计目标:

使用4个LED---LED1~LED4,实现一个呼吸灯的功能。这4个灯具体的变化情况为:第一个灯隔1秒,亮1秒后变暗;然后第2个灯隔1秒,亮2秒后变暗;然后第3个灯隔1秒,亮3秒后变暗;最后第4个灯隔1秒,亮4秒后变暗。之后循环往复。



信号设计:

对于LED0,复位后,先灭1秒,亮1秒,然后再灭12秒;对于LED1,复位后,先灭3秒,亮2秒,然后再灭9秒,循环往复;对于LED2,复位后,先灭6秒,亮3秒,然后再灭5秒,循环往复;对于LED3,先灭10秒,亮4秒,循环往复。(注:设计目标中的LED1~LED4指的是开发板上的4个LED灯,信号设计中的LED0~LED3指的是设计输出的4个信号。)



波形图:


工程实现思想:

本工程需要2个计数器,一个cnt0用于计算1秒钟,一个cnt1用于计算一个周期14秒钟。计数器的设计与本书的第1个案例的计数器设计相同,这里不再赘述。输出信号LED0,LED1,LED2,LED3根据2个计数器计数的状态来判定是变0还是变1。这里以led0为例,led0有两种变化点:变0和变1。变0的原因都是计数到1秒的时间,也就是add_cnt1&&cnt1==1-1时,led0变0.变1的原因,则是数到2秒时间时,即add_cnt1&&cnt1==2-1时,led01。其余信号变换以此类推。




案例扩展:

还可以对本案例进行扩展,例如交通灯。假设一个十字路口的交通灯,分为东西南北四个方向。每个方向红灯持续10秒,绿灯持续7秒,黄灯持续3秒。这里便可套用本案例的思想与框架。每个方向的红、绿、黄的三个灯的变化可以看作一组3位闪烁灯的变化。



交通灯波形图:

注:南北方向的信号相同,东西方向的信号相同。这里设南北方向的红绿灯信号为red_led0、yellow_led0、green_led0;东西方向的红绿灯信号为red_led1、yellow_led1、green_led1。


案例扩展代码:

module jiaotongled(
clk,
rst_n,
        red_led0,
        yellow_led0,
        green_led0,
        red_led1,
        yellow_led1,
        green_led1
);

input   clk;
input   rst_n;

output  red_led0;
output  yellow_led0;
output  green_led0;
output  red_led1;
output  yellow_led1;
output  green_led1;

reg[28:0]  cnt0;
reg[4:0]   cnt1;

wire       add_cnt0;
wire       end_cnt0;
wire       add_cnt1;
wire       end_cnt1;

reg  red_led0;
reg  yellow_led0;
reg  green_led0;
reg  red_led1;
reg  yellow_led1;
reg  green_led1;

always @(posedgeclk or negedgerst_n)begin
    if (!rst_n)begin
        cnt0 <= 0;
    end
    else if(add_cnt0)begin
        if(end_cnt0)   
            cnt0 <= 0;
        else
            cnt0 <= cnt0 + 1;
    end
end

assign add_cnt0 = 1;
assign end_cnt0 = add_cnt0 && cnt0 == 50_000_000-1;

always @(posedgeclk or negedgerst_n)begin
    if (!rst_n)begin
        cnt1 <= 0;
    end
    else if(add_cnt1)begin
        if(end_cnt1)   
            cnt1 <= 0;
        else
            cnt1 <= cnt1 + 1;
    end
end

assign add_cnt1 = end_cnt0;
assign end_cnt1 = add_cnt1 && cnt1 == 20-1;

always  @(posedgeclk or negedgerst_n)begin //南北方向红灯
    if(rst_n==1'b0)begin
        red_led0 <= 1;
    end
    else if(add_cnt0 && cnt1==1-1) begin
        red_led0 <= 0;
    end
    else if(add_cnt1 && cnt1==10-1) begin
        red_led0 <= 1;
    end
end

always  @(posedgeclk or negedgerst_n)begin //南北方向黄灯
    if(rst_n==1'b0)begin
        yellow_led0 <= 1;
    end
    else if(add_cnt1 && cnt1==17-1) begin
        yellow_led0 <= 0;
    end
    else if(end_cnt1) begin
        yellow_led0 <= 1;
    end
end

always  @(posedgeclk or negedgerst_n)begin  //南北方向绿灯
    if(rst_n==1'b0)begin
        green_led0 <= 1;
    end
    else if(add_cnt1 && cnt1==10-1) begin
        green_led0 <= 0;
    end
    else if(add_cnt1 && cnt1==17-1) begin
        green_led0 <= 1;
    end
end

always  @(posedgeclk or negedgerst_n)begin //东西方向红灯
    if(rst_n==1'b0)begin
        red_led1 <= 1;
    end
    else if(add_cnt1 && cnt1==10-1) begin
        red_led1 <= 0;
    end
    else if(end_cnt1) begin
        red_led1 <= 1;
    end
end

always  @(posedgeclk or negedgerst_n)begin //东西方向黄灯
    if(rst_n==1'b0)begin
        yellow_led1 <= 1;
    end
    else if(add_cnt1 && cnt1==7-1) begin
        yellow_led1 <= 0;
    end
    else if(add_cnt1 && cnt1==10-1) begin
        yellow_led1 <= 1;
    end
end

always  @(posedgeclk or negedgerst_n)begin  //东西方向绿灯
    if(rst_n==1'b0)begin
        green_led1 <= 1;
    end
    else if(add_cnt0 && cnt1==1-1) begin
        green_led1 <= 0;
    end
    else if(add_cnt1 && cnt1==7-1) begin
        green_led1 <= 1;
    end
end

endmodule


交通灯仿真结果:


个人感想:

交通灯的代码基本继承于4位闪烁灯的代码,其中最重要的2个计数器cnt0cnt1的代码也只是改了1个数字,其它也只是修改了一下信号变化的条件。案例的代码的模块化与规范化为代码的移植与修改提供了很大的便利,节省了大量的时间。




下面是MDY至本文之前,已经发布的文章。
一、至简设计案例系列
【至简设计案例系列】基于FPGA的曼彻斯特编码解码设计
【至简设计案例系列】基于FPGA的密码锁设计(altera版)

【至简设计案例系列】波形相位频率可调DDS信号发生器(设计分享)

【至简设计案例系列】基于FPGA的M序列发生器设计

【至简设计案例系列】基于FPGA的汉明码编码解码设计

【至简设计案例系列】基于FPGA的SDRAM控制器设计(一)——初始化

【至简设计案例系列】基于FPGA的SDRAM控制器设计(二)—自动刷新

【至简设计案例系列】基于FPGA的SDRAM控制器设计(三)读写
【至简设计案例系列】基于FPGA的频率、电压测量仪器
【至简设计案例系列】ZYNQ自定义AXI总线IP应用 —PWM实现呼吸灯效


二、教程总结系列
【教程】数电基础与Verilog设计
【原创】组合逻辑电路详解、实现及其应用
【原创】你必须要掌握的 Verilog语法知识点 | Verilog语法笔记私人总结版



三、学习心得总结系列
【学习FPGA必看】一个FPGA小白的自述
《FPGA至简设计原理与应用》学习笔记——1位闪烁灯设计

上一篇:fpga培训心得
下一篇:没有了
  •   
  •   
  •   
  •  
  • FPGA教育领域第一品牌
  • 咨询热线:020-39002701
  • 技术交流Q群:544453837