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。

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。

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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4 C) B% G4 {( V& i% ~# D3 G' W% ~

* p4 ?7 v1 V" l7 h2 m5 T7 v

本次设计框架如上图。

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管脚说明：

设计代码如下：

5 \( O* {6 x6 l" f6 y( a/ c: P2 u

, U! M, |  @! l3 {; T- P. P
4 p7 C' Y0 ^  j& ^. v

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。

) K' V$ E1 A; q0 o- O: o% @

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]}。

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仿真代码：

1 T9 x2 z( z1 U  s

0 w! i* z/ x) m  G- @: Q) j

$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。

6 {3 s/ d5 I% A

1 c3 B# Z4 I! g. z/ }" h

( n, ]* ]  k8 e9 E. @6 h8 t

点击Run Simulation，打开仿真器。可以看到如图所示波形。

  u. K- E* F( U. N2 ^

3 K* X/ h  {2 _6 V

$ r) j$ @# ~/ W; N% `$ R; X1 y

9 F. @9 L7 S8 w& T+ S+ X

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。

2 z  C; s3 i) {* I3 W

3 m, b3 p4 l9 G% [: H# M( @3 h

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：

* I0 {# E; h+ d6 d1 @% S9 \

- T% S6 M: w# T' [0 k( \

修改后我们重新运行仿真工具，可以看到如图所示波形：

' h& |  D1 l% R, }, Z

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。

* u3 ?" B8 N# v( Z

接下来我们分配引脚，生成下板文件。

( n: s# M$ O. w* C3 H6 L

3 ~6 p4 _4 `0 T. [( Y% \

分配好之后，点击Generate Bitstream。

生成完成之后，点击open Hardware Manager。下板即可。

5 i& g" w6 i" U. Y

yjtj30xe

程序写的很精炼。

wisuhuu

仿真工具比较难学，