原创 FPGA新手入门的简单小例子-02

 2024-7-17 20:13  470 0 分类: FPGA/CPLD

FPGA新手入门的简单小例子第二个，这几个例子主要给入门的新手建立时间或者说时序的概念，最近看了不少的资料基本上都是以点灯为例，估计是大家对嵌入式开发和FPGA的普遍共识，这两天逛B站发现了也不少比较好的视频教程，我就在这里二次提炼一下，做上几篇文章，为大家的学习垫上两块砖头，现在这一篇是第二篇。
实验之前：
（1）默认对应的FPGA外部输入时钟为50MHz，这样对应的时钟周期就为20ns（当然其他的频率也可以，这里以50MHz时钟来举例）；
（2）不限制开发板类型、IDE类型；
（3）实现目的：按照图示完成对应的功能即LED按照“点亮0.25秒→熄灭0.5秒→亮0.75秒→熄灭1秒”的规律，持续循环；
（4）对应的时序示意图如下：

对应的计数的最大值为：

我们所需要用到的时间标志点：

对应的code如下：

module led_ctrl_2(
input wire clk,
input wire rst_n,

output reg led 
  );

parameter CNT_025S_MAX = 31'd12_500_000 - 1; //0.25S
parameter CNT_075S_MAX = 31'd37_500_000 - 1; //0.75S
parameter CNT_1S5_MAX  = 31'd75_500_000 - 1; //1.5S
parameter CNT_2S5_MAX  = 31'd125_000_000 - 1;//2.5S

//为什么要减1，大家可以思考一下从0到9是几个数，如果认为是9个的那么可以放弃学习FPGA了

//完成1秒的计数周期
reg [30:0] counter;

always @(posedge clk or negedge rst_n)
 if( rst_n == 1'b0 )
   counter <= 31'b0;
 else if( counter == CNT_2S5_MAX )
   counter <= 31'b0;
 else 
   counter <= counter + 1'b1;
//在这里建议能在对应的数值前加上位数的还是加上位数，我记得不加位数会被默认为32位，不知道是不是还是这样

//在1秒的周期内设定对应led翻转的时间节点并完成操作
always @(posedge clk or negedge rst_n)
 if( rst_n == 1'b0 )
   led <= 1'b1;   //因起始位高电平
 else if( counter == CNT_025S_MAX )
   led <= ~led;
 else if( counter == CNT_075S_MAX )
   led <= ~led;   
 else if( counter == CNT_1S5_MAX )
   led <= ~led;   
 else if( counter == CNT_2S5_MAX )
   led <= ~led;   
 else 
   led <= led; //避免产生锁存器

endmodule

对应的测试code：

`timescale 1ns/1ns

module tb_led_ctrl_1();

//****************** Parameter and Internal Signal *******************//
//wire define
wire   led;

//reg define
reg clk;
reg rst_n;

//***************************** Main Code ****************************//
initial begin
  clk    = 1'b1;
  rst_n <= 1'b0;
  #201
  rst_n <= 1'b1;
  #2_000_000;
  $stop;
end  

//参数重定义缩短仿真时间（大家的时间很宝贵，尽量不要浪费）
defparam led_ctrl_2_inst.CNT_025S_MAX = 31'd12_50 - 1;
defparam led_ctrl_2_inst.CNT_075S_MAX = 31'd37_50 - 1;
defparam led_ctrl_2_inst.CNT_1S5_MAX  = 31'd75_50 - 1;
defparam led_ctrl_2_inst.CNT_2S5_MAX  = 31'd125_00 - 1;



// creator clk

always #10 clk <= ~clk;

//*************************** Instantiation **************************//

led_ctrl_2   led_ctrl_2_inst
(
.clk       ( clk     ),
.rst_n     ( rst_n   ),

.led       ( led )
);

endmodule