FPGA零基础学习之Vivado-LED流水灯实验

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系统性的掌握技术开发以及相关要求，对个人就业以及职业发展都有着潜在的帮助，希望对大家有所帮助。本次带来Vivado系列，本篇为FPGA零基础学习之Vivado-LED流水灯实验。话不多说，上货。

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FPGA零基础学习之Vivado-LED流水灯实验

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流水灯是大多数学习者接触到的第一个实验，也是非常经典的一个实验，在此，我们一起学习一下流水灯。

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LED，又名发光二极管。LED灯工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光），抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长。由于这些优点，LED灯被广泛用在仪器仪表中作指示灯、液晶屏背光源等诸多领域。

发光二极管与普通二极管一样具有单向导电性。给它加上阳极正向电压后，通过5mA左右的电流就可以使二极管发光。通过二极管的电流越大，发出的光亮度越强。不过我们一般将电流限定在3~20mA之间，否则电流过大就会烧坏二极管。

9 x" z0 L0 _2 \1 v: h+ |+ s' ~) U

在我们的开发板上有四个LED，设计逻辑为：FPGA 输出高电平时，LED 点亮；FPGA 输出低电平时，LED 熄灭。

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1 v/ A. X& e, I4 C' P

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本次设计框架如上图。

管脚说明：

设计代码如下：

0 P, T/ T6 T) d, P- i7 a' [

2 d$ B  o) A. z8 m' n# G' m; X

parameter 可以定义一个参数（默认是32 位）。在写代码时，对于某些数字，设计者经常利用定义参数的方式进行编写，方便修改，也方便阅读。

其中计数器，需要计数到1s所需的次数，时间到了之后，LED灯切换点亮。按照此规则，实现LED的循环点亮。

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在verilog 中，“{}”（ 大括号）的第一个特殊作用为位拼接。{a，b}相当于将a 和b 拼接为一个整体，并且是高位为a，低位为b。当led 输出为4’b0001 时，第一个led 点亮；经过1 秒钟，输出4’b0010 时，第二个led 点亮；经过1 秒钟，输出4’b0100 时，第三个led 点亮；经过1 秒钟，输出4’b1000 时，第四个led 点亮；经过1 秒钟，输出4’b0001 时，第一个led 点亮······按照上述的过程周而复始，就形成了流水灯。

不难发现，led 的输出，一直为3 个0,1 个1。并且1 的位置每1 秒钟移动一次，从头到尾，然后又到头。这种现象可以利用移位的思想进行实现。即：led[3]<=led[2]; led[2]<=led[1];led[1]<=led[0]; led[0]<=led[3];如果将被赋值的组成一个整体，那就是led，赋值的组成一个整体就是{led[2:0], led[3]}。

仿真代码：

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2 ?. j% }# S3 n* I* S8 Y: U

5 a( X7 [: p4 p4 S$ J- f7 b

$stop 是一个系统任务，功能为将仿真工具的仿真停止。运行分析综合后，打开RTL 仿真。

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. z/ _7 F! z7 v0 x4 g1 O7 c% V# f

8 c8 o( J9 [7 K* n

点击Run Simulation，打开仿真器。可以看到如图所示波形。

6 U+ l* a3 n5 v! c6 j

% t: O& `$ J' B9 a  |; X, }3 [

/ e% P( V7 n( P+ z7 L6 w

$ ?* r" o$ `; t. S

由于我们设计的流水灯是每1 秒钟流动一个，在上述的仿真中，led 数值是不会变化的。如果仿真几秒钟的话，仿真的时间会比较长。在此不建议仿真几秒钟的时长，有可能会导致电脑卡住。

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仿真时，可以将t 的值，改成一个较小值。例如：10。然后在此编译仿真。改的时候我们可以在仿真文件中加入一句话：

" v2 G  \* s& o2 `) S, r

7 {/ f7 x1 e0 C2 Z

修改后我们重新运行仿真工具，可以看到如图所示波形：

- [* `: w, ~+ u  @5 @0 c2 F

这样我们可以清楚的看到输出变化的过程。另外，我们这样做还有一个省事的地方，就是我们下板不需要再修改t的参数。

9 s1 U, z9 W6 M

接下来我们分配引脚，生成下板文件。

9 _! w- e& Q. P" v; A" y- s5 L

& P  V$ W: i7 j0 j9 C% x

4 i  X5 |2 W, Y/ T

分配好之后，点击Generate Bitstream。

5 b# s6 }. o! i! _. W5 j

5 u: G. x. O; G  W

! H" r4 y+ l) k

生成完成之后，点击open Hardware Manager。下板即可。

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程序写的很精炼。

wisuhuu

仿真工具比较难学，