流水灯 verilog FPGA 基础练习7

流水灯 verilog FPGA 基础练习7

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前言

流水灯也是对计数器和计数器的使用的一个练习。很简单的一个功能，主要是熟练对一下两个点

• 计数器
• 计数器和flag的使用

---

一、流水灯方案

实现下面的途中的流水灯方案，详细可直接看代码。

1.1功能代码

module water_led
#(
parameter CNT_MAX = 25'd24_999_999
)
(
input wire sys_clk , //系统时钟50MHz
input wire sys_rst_n , //全局复位

output wire [3:0] led_out //输出控制led灯

 );
// *******************************************
// 实现流水灯的主要步骤有两个
// 第一个：计数器和flag
// 第二个：对flag的使用，以达到0.5秒亮一个灯
// *******************************************
reg [24:0] cnt_0p5;
reg flag_0p5;
reg [3:0]led_out_temp;

// 首先实现一个计数器
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) begin
	if(sys_rst_n == 1'b0)
		cnt_0p5 <= 1'b0; 
	else if(cnt_0p5 == CNT_MAX) // 计数到0.5s，清零
		cnt_0p5 <= 1'b0;
	else 
		cnt_0p5 <= cnt_0p5 + 1'b1;
end

// 0.5秒指示，注意要flag因为要多一拍，所以这里要提前一拍拉高
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) begin
	if(sys_rst_n == 1'b0)
		flag_0p5 <= 1'b0; 
	else if(cnt_0p5 == CNT_MAX - 1'b1) // 计数到0.5s，清零
		flag_0p5 <= 1'b1;
	else 
		flag_0p5 <= 1'b0;
end

// 流水灯信号输出，输出流水灯的方式有很多，如case，移位，或者更多方式
// 本质都是明白要如何使用flag信号到达自己的目的
// 假定灯是低信号亮，

// *******************************************
// 这里学一个使用移位处理信号的方法：
// 如果要使用流水灯，可以想象4'b0001中的1，是流水灯，那么用移位的方法就理解了
// 这就是移位的妙处
// *******************************************

always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) begin
	if(sys_rst_n == 1'b0) 
		led_out_temp <= 4'b0001; 
	else if(flag_0p5  == 1'b1 & led_out_temp == 4'b1000) // 当移位到4'b1000时，下一个flag来到，就会归为到4'b0001;
		led_out_temp <= 4'b0001; 
	else if(flag_0p5  == 1'b1)
		led_out_temp <= led_out_temp << 1'b1;
	else 
		led_out_temp <= led_out_temp ;
end

assign led_out = ~ led_out_temp;

endmodule

1.1.2 仿真代码

`timescale 1ns/1ns
module tb_top;

reg sys_clk;
reg sys_rst_n;
wire [3:0]led_out;

initial begin
	sys_clk    = 1'b0;
	sys_rst_n  = 1'b0;
	#50;
	sys_rst_n  = 1'b1;
end

always #10 sys_clk = ~sys_clk;



water_led 
#(
.CNT_MAX(25'd24)
)
u0_water_led
(
.sys_clk 	(sys_clk 	)		, //系统时钟50MHz
.sys_rst_n 	(sys_rst_n 	)		, //全局复位
.led_out 	(led_out 	)		//输出控制led灯

 );
endmodule

1.1.3 仿真结果

总结

• 核心思想：明白如何使用计数器来实现特定的功能，主要是对计数器练习的一个目的
• 知识点总结：
  1. 计数器和flag的产生
  2. 计数器和flag的使用
  3. 移位的方式的妙用

• 欢迎一起交流学习，如有错误之处，还请各位指正。

参考资料

[1] FPGA系列教学