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。

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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。

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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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本次设计框架如上图。

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管脚说明：

设计代码如下：

$ W7 s7 B. B( r3 [8 Q4 D

% z! V$ f, [" R1 |) U3 F

8 m: N, \+ G) [; ~* M  z* A, j! g
& _4 j- d* ?# }; }

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。

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。

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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：

# V8 j8 Y7 b( F/ ]8 y! U8 p

$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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点击Run Simulation，打开仿真器。可以看到如图所示波形。

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, h& t# P% z6 a. B" X

$ H% L8 U/ ?  a) ?7 C

7 Y- c7 F( i5 _

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。

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：

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! N: x3 B8 N6 K4 |. }. L- c& f

) c' u! W3 f3 Z8 L! w3 M) b3 N

修改后我们重新运行仿真工具，可以看到如图所示波形：

1 L; U5 j5 N2 p8 U3 C! t+ Q

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。

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接下来我们分配引脚，生成下板文件。

* |( T9 G" ]2 {

" ^( s) m' |6 O* Q/ g

分配好之后，点击Generate Bitstream。

1 |  b( H% L& r) R: y

: K  U- n$ D$ s1 B, `

: W/ G8 y; n- ?) T* i; I( M

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，