我的 FPGA 学习历程（08）—— 实验：点亮单个数码管

数码管是一种常见的用于显示的电子器件，根据数码管大致可以分为共阴极和共阳极两种，下图所示的是一个共阳极的数码管的电路图（摘自金沙滩工作室的 51 开发板电路图），我的 AX301 开发板与这张图的情况类似，几乎所有的教科书上都会讲到数码管的原理，这里我就不再详述了。

由于多个数码管的段选信号（下图中的 DB0~DB7）是共用的，想要显示多个数字需要用到动态扫描，动态扫描电路需要使用时钟。冒然的使用时钟会使得初学者不知所措，所以在这篇基础的组合逻辑电路中只点亮单个数码管，这样就不必涉及到时钟了。时钟、时序逻辑这些概念则会留到后面的章节中介绍。

由上图可知，所有的引脚都是低电平有效的，如果想要在上图中的 DS6 上显示 8，需要把 LEDS5、DB7 ~ DB10 都置为低电平。

这次我们的实验目的是在数码管上显示一个 8，在查看自己开发板的电路图后得知，需要将 FPGA 的输出管脚 SEL0、DIG0~DIG6 设为低电平（DIG7 为小数点 DP），需要注意的是 SEL0 控制的是最右边的数码管。

我的开发板电路图（摘自 黑金AX301 提供的 PDF 文件）：

根据上面的总结，新建名为 seg 的工程，为了使我们的代码有一定的通用性，这里用到了参数声明。

数码管显示模块 seg_display 接受输入信号 num 的值，并转化编码用于显示。

顶层模块 seg（必须和工程同名），在顶层模块中调用了 seg_display 显示模块，并且告诉 seg_display 模块需要在 SEL0 上显示 8，这段代码如下：

由于工程需要用到的管脚较多，如果手动分配可能会出现错误，这里介绍使用 tcl 脚本来分配管脚的方法。

如图新建一个 TCL 文件：

板子附带的资料有一个厂家写好名为 ax301.tcl 的管脚分配文件，粘贴以下内容并保存为 ax301.tcl。

可以看到，tcl 文件在第 2 行定义了芯片家族，第 3 行定义芯片型号，第 4 行设置不用的管脚为三态……

在 Quartus 主窗口下点击 Tools，找到以下选项：

运行 tcl 文件。

最后编译整个工程，编译结束后查看管脚分配窗口，可以看到所有的管脚都自动分配成功了。

最后下载 sof 文件到您的板子上，看到您期待的数字了吗？(*^__^*) ，此外如需显示其他的数字，只需要修改 seg.v 中 num 的值即可。