led闪烁(时序输入输出,自定义变量,时钟仿真,执行顺序)
1.设计定义
设计一个以200ms亮,200ms暗交替闪烁的led灯,并且有一个复位按钮可以停止工作。
2.设计输入
2.1端口
以固定周期交替闪烁说明由时钟控制,需要一个时钟控制端口clk,要求复位按钮,则需要一个复位端口reset,输出为led灯,则有一个输出端口led。
2.2变量
每个开发板的时钟频率是固定的,本次用的开发板时钟周期为20ns。而led闪烁的周期为400ms,我们需要每200ms让led改变一次状态,这时便需要一个计数的变量counter,当counter达到(200ms/20ns)-1时让led取反便可实现目标。注意,counter不属于端口,故不写在led模块里面。且counter是个比较大的数,应该先计算一下位宽,这里用程序员计算器输入十进制数,便可自动转换为二进制,得到位宽。
1 module led_flash( //2输入1输出
2 clk,
3 reset,
4 led
5 );
6 input clk;
7 input reset;
8 output reg led;
9
10 reg [23:0]counter; //定义计数器,在module内,led外
11
12 always@( posedge clk or negedge reset ) begin //时序仿真,clk上升沿触发,reset下降沿触发。满足任一条件就进入always执行
13 if(reset == 1'd1 )begin //复位端有效,计数置零
14 counter <= 0;
15 end
16 else if( counter == 9999999 ) begin //计数到200ms,计数器置零
17 counter <= 0;
18 end
19 else
20 counter <= counter + 1'd1; //计数
21 end
22
23 always@( posedge clk or negedge reset ) begin
24 if(reset == 1'd1 )begin //复位端有效,led熄灭
25 led <= 0;
26 end
27 else if( counter == 9999999 ) begin //led翻转状态
28 led <= !led;
29 end
30 end
31
32
33
34 endmodule
3.综合
4.综合后功能仿真
1 `timescale 1ns/1ns
2
3 module led_flash_tb();
4
5 reg s_clk;
6 reg s_reset;
7 wire s_led;
8
9 led_flash led_flash_sim(
10 .clk(s_clk),
11 .reset(s_reset),
12 .led(s_led)
13 );
14
15 initial s_clk = 1; //模拟时钟信号
16 always #10 s_clk = !s_clk; //每10ns时钟便翻转一次,模拟开发板的时钟
17
18 initial begin
19 s_reset = 1; //模拟复位端有效,持续101ns
20 #101;
21 s_reset = 0;
22 #400000000; //复位端无效,持续400ms
23 $stop;
24 end
25
26 endmodule
5.布局布线
6.时序仿真,性能分析
7.板级调试,设置i/o口,std,pin,下载到板子上。
- 注意
1.在设计模块中,output reg xx可以,但input reg xx不可以。删了reg,否则报错。
2.一般只有端口放在你定义的模块部件里,其他变量放在模块外,module内。如果变量不是简单的0和1,则要定义它的位宽,用程序员计算器转为2进制即可快速写出。
3.计算中+1最好写出 + 1'd1(或其他进制的1)比较规范。
4.有括号和赋值等语句,加个空格比较美观。
5.时序电路最好用非阻塞赋值 <=。
6.模拟仿真时时钟要翻转很多次,不能再写成之前的:
s_a=0; s_b=0; s_sel=0;
#100;
s_a=0; s_b=1; s_sel=0;
#100;
s_a=1; s_b=0; s_sel=0;
要写99999次不现实。因为只有两个状态在翻转且周期固定,直接写成:
initial s_clk = 1; //模拟时钟信号
always #10 s_clk = !s_clk; //每10ns时钟便翻转一次,模拟开发板的时钟
7.当一个判断条件语句(或其他语句)接着有多个操作时,用begin和end括起来才不会报错。
8.学习复位信号的仿真
initial begin
s_reset = 1; //模拟复位端有效,持续101ns
#101;
s_reset = 0;
#400000000; //复位端无效,持续400ms
$stop;
9.由于fpga是并行执行,而非按顺序从上往下执行代码,故可以把多个操作分成几个always进行,这样有利于软件综合成较为简单的电路,也方便我们修改代码。如下:
always@( posedge clk or negedge reset ) begin
if(reset == 1'd1 )begin
counter <= 0;
end
else if( counter == 9999999 ) begin
counter <= 0;
end
else
counter <= counter + 1'd1;
end always@( posedge clk or negedge reset ) begin
if(reset == 1'd1 )begin
led <= 0;
end
else if( counter == 9999999 ) begin
led <= !led;
end
end
always@( posedge clk or negedge reset ) begin
if(reset == 1'd1 )begin
counter <= 0;
led<=0;
end
else if( counter == 9999999 ) begin
counter <= 0;
led<=!led;
end
else
counter <= counter + 1'd1;
end
两者等价,但第一种更好。
10.看时序仿真的时候可以进行标记,create market,以便观察时间间隔。
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