【FPGA入门三】按键+LED灯

文章目录

一.跑马灯
二.按键+LED灯
- 实验任务
- Verilog HDL文件编写
- 编译查看RTL门级电路
- 测试文件编写
- 编译仿真
- 硬件测试
三.总结

一.跑马灯

实现一个简单的跑马灯

module horse_led(input  wire      clk_50M,     //1秒震荡50_000_000次，周期是20nsinput  wire      rst_n,       //1s = 1_000_000_000ns,震荡一次是20bsoutput wire[3:0] led          //always语句赋值就不是wire类型 []矢量写法
);reg [27:0] cnt;                 //定义一个1s计数器:50_000_000,需要26个位宽reg [7:0] led_r;parameter MUX = 28'd10_000_000;//1秒钟计数器模块
always@(posedge clk_50M or negedge rst_n)
beginif(!rst_n)cnt <= 1'b0;               //按下复位键，清零else if(cnt == MUX -1)    //实际值是200_000_000，仿真用200cnt <= 1'b0;               //计数达到顶值，清零elsecnt <= cnt + 1'b1;
end//led移位操作
always@(posedge clk_50M or negedge rst_n)
beginif(!rst_n)led_r <= 8'b0001111;else if(cnt == MUX - 1)  //计数器达到指定值，led_r移位操作led_r <= {led_r[0],led_r[7:1]};//右移elseled_r <= led_r;
endassign led = led_r[3:0];           //将寄存器led_r中的低四位赋值给ledendmodule

说明：
使用{}拼接符将led_r的最低位移到最高位，然后将高位依次向右移动一位，就能实现跑马灯效果
编译：

引脚绑定：

查看RTL门级电路：

硬件测试：

二.按键+LED灯

实验任务

思路：
一共有4个LED灯，任务中最多有4种状态，可以定义状态计时器，记录LED的状态

Verilog HDL文件编写

key_led.v

module key_led(input  wire            clk,input  wire            rst_n,input  wire  [3:0]     key,output reg   [3:0]     led
);//定义0.2s计数器，10_000_000次，仿真用10
parameter T = 10_000_000;//定义状态计数器，4个灯4个状态
reg [1:0] flag;    reg [23:0] cnt = 0;             //计时器赋初值为0//0.2s计数器模块
always@(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)cnt <= 1'b0;               //按下复位键，清零else if(cnt == T -1)          //计时器达到最大值，清零重新计数cnt <= 1'b0;elsecnt <= cnt + 1'b1;
end//状态切换计数器模块 flag的状态基于0.2s
always@(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)flag <= 1'b0;else if(cnt == T - 1)flag <= flag + 1'b1;      //超出宽度截取低两位elseflag <= flag;
end //根据按键和状态选择不同的LED模式
always@(posedge clk or negedge rst_n)beginif(!rst_n)led <= 4'b0000;else if(!key[0])                //按下key0键，自右向左流水灯case(flag)2'b00  : led <= 4'b0001;2'b01  : led <= 4'b0010;2'b10  : led <= 4'b0100;2'b11  : led <= 4'b1000;default: led <= 4'b0000;endcaseelse if(!key[1])                //按下key1键，自左向右流水灯case(flag)2'b00  : led <= 4'b1000;2'b01  : led <= 4'b0100;2'b10  : led <= 4'b0010;2'b11  : led <= 4'b0001;default: led <= 4'b0000;endcaseelse if(!key[2])                //按下key2键，闪烁case(flag)2'b00  : led <= 4'b1111;2'b01  : led <= 4'b0000;2'b10  : led <= 4'b1111;2'b11  : led <= 4'b0000;default: led <= 4'b0000;endcaseelse if(!key[3])                //按下key3,全亮led <= 4'b1111;elseled <= led;
endendmodule

编译查看RTL门级电路

测试文件编写

key_led_tb.v

`timescale 1ns/1ns                  //时间单位和时间精度，两者最多一样大，精度不能大于单位module key_led_tb;reg        clk;                //wire型改为reg类型,可以起不同的名字
reg        rst_n;
reg  [3:0] key;wire [3:0] led; //激励信号
always #10 clk = ~clk;         //每过10ns，时钟取反，总是执行//信号初始化
initial beginclk   = 1'b0;rst_n = 1'b0;#10;                            //复位信号延迟10纳秒变为无效rst_n = 1'b1;key   = 4'b1111;#(20*10*4)key   = 4'b1110;#(20*10*4)key   = 4'b1101;#(20*10*4)key   = 4'b1011;#(20*10*4)key   = 4'b0111;#(20*10*4);                         //延迟后停止$stop;
endkey_led inst_key_led(                    //instance实例化，实例化的输入输出名要和被测试文件一致
.clk         (clk         ),
.rst_n       (rst_n       ),
.key         (key         ),      .led         (led         )
);endmodule

编译仿真

每个按键的状态持续时间就是测试文件的20104=800
且每种按键状态的led明亮状态满足任务要求。

硬件测试

绑定引脚：

下载测试：
按下KEY1：

按下KEY2：

按下KEY3：

按下KEY4：

三.总结

不同按键下不同的led亮灭方式，在已经定下灯的所有状态后，只需要用if-else语句给led赋不同的值就能够实现任务要求的功能，每个always块互不干扰，并发运行，反应速度快。

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