【FPGA第一天】Verilog基础与简易流水灯设计

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一、Verilog基础

有关更多细节，请参考：

verilog语法基础

二、Quantus基础

1. 如何新建一个项目

1.1 新建文件夹用来存放项目文件，请注意你的文件夹路径不要有中文，不过系统自带的桌面和文档这些路径除外。

1.2 新建项目文件

prj 项目文件
rtl 寄存器转换级，用来描述各级寄存器，用来存放.v文件
tb 仿真文件
tcl tool command language，用来存放引脚的脚本

1.3 打开Quantus
File——New——new project wizard
点击“…”选择文件夹，一直到prj路径。
命名项目名称，但是上下两个名称可以不一样。

选择空模板。

选择芯片

设置仿真界面。

一般来说我们可以选择。

最后一步，界面总览。

当然，你也可以选择编写程序自动生成项目文件。New_project.bat

如何设置顶层文件

右键设置顶层文件

如何选择常规引脚

记得在nCEO选项双击

界面介绍

1. 引脚设置，引脚设置可以导出，导出时需要将默认导出的后缀.csv改成.tcl，tool——tcl script添加运行脚本。
2. 全编译，当项目准备完成后可以选择。
3. 分析综合，当未设置引脚时编译可以选择此处
4. 编译日志
5. 芯片设计
6. 烧录运行

如何使用quantus生成波形图

确保你已经连接上了板子。

双击空白处



修改值

二、简易流水灯设计

点亮LED

提供复制

module led (
    output wire[3:0] led_on
);
assign led_on = 4'b1111;
endmodule

原理图：

间隔1s使LED闪烁

注意：FPGA只有双分支和多分支结构没有单分支结构，代码不严谨将导致系统产生毛刺

原理：设计一个计数器，每当时钟数到1s时，灯就会改变一次状态。

module led (
    input wire [0:0] clk,//时钟信号50mhz
    input wire       rst_n,//复位信号下降沿有效
    output wire[3:0] led_on

);

parameter MAX = 26'd50_000_000;

reg [3:0] led_r;   //led信号寄存器
reg [25:0] cnt;  //计数寄存器

//记录1s计数器设计
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin //只会在上升沿或者下降沿的时候进入always模块
    if(!rst_n)begin //取反代表下降沿
        cnt <=26'd0;
    end
    else if (cnt == MAX - 1'd1)begin//记到最大数
        cnt <=26'd0;
    end
    else begin //FPGA只有双分支和多分枝结构没有单分支结构，代码不严谨将导致系统产生毛刺
    cnt <= cnt+1'd1;
    end
end                 //计数观察

//并行数据块
always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
    
    if(!rst_n)begin
        led_r <= 4'b0000;//4个led全灭
    end
    else if (cnt == MAX-1'd1)begin
        led_r <= ~led_r;         //取反，有记忆性
    end
    else begin
        led_r <= led_r;
    end
end

assign led_on = led_r;
endmodule

拓展，若要间隔0.5s则取MAX=25‘d25_000_000;

点亮跑马灯

注意，代码不严谨，仅供算法参考，此版本可能通不过编译。

原理：设计一个0.5s计数器

module led (
    input wire [0:0] clk,//时钟信号50mhz
    
    input wire       rst_n,//复位信号下降沿有效

    output wire[3:0] led_on

);

parameter MAX = 25'd25_000_000;

reg [3:0] led_r;   //led信号寄存器
reg [24:0] cnt;  //计数寄存器

//记录0.5s计数器设计
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin //只会在上升沿或者下降沿的时候进入always模块
    if(!rst_n)begin //取反代表下降沿
        cnt <=25'd0;
    end
    else if (cnt == MAX - 1'd1)begin//记到最大数
        cnt <=25'd0;
    end
    else begin //FPGA只有双分支和多分枝结构没有单分支结构，代码不严谨将导致系统产生毛刺
    cnt <= cnt+1'd1;
    end
end                 //计数观察

//并行数据块
/*
always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
    
    if(!rst_n)begin
        led_r <= 4'b0000;//4个led全灭
    end
    else if (cnt == MAX-1'd1)begin
        led_r <= ~led_r;         //取反，有记忆性
    end
    else begin
        led_r <= led_r;
    end
end
*/

//跑马灯0001，0011，0111，1111，1110，1100，1000，0000

 //从左向右0.5s点亮流水灯
always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
    
    if(!rst_n)begin
        led_r <= 4'b0001;//4个led全灭
    end
    else if (cnt == MAX-1'd1)begin
    	//led_r <= {led_r[2:0],led_r[3]};   //从左往右
		//led_r <= {led_r[2:0],~led_r[3]};  //从左往右跑马灯
		//led_r <= {led_r[0],led_r[3:1]};   //从右向左  
	    //led_r <= {~led_r[0],led_r[3:1]};  //从右向左跑马灯跑马灯 	 
    end
    else begin
        led_r <= led_r;
    end
end

assign led_on = led_r;//顺序无所谓

endmodule

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本文基于个人理解撰写，仅供参考。