Lattice MXO2: LED流水燈

在時鐘分頻實驗中我們練習(xí)了如何處理時鐘，接下來我們要學(xué)習(xí)如何利用時鐘來完成時序邏輯。

流水燈實現(xiàn)是很常見的一個實驗，雖然邏輯比較簡單，但是里面也包含了實現(xiàn)時序邏輯的基本思想。要用FPGA實現(xiàn)流水燈有很多種方法，在這里我們會用兩種不同的方法實現(xiàn)。
1，模塊化設(shè)計：在之前的實驗中我們做了3-8譯碼器和時鐘分頻，如果把這兩個結(jié)合起來，我們就能搭建一個自動操作的流水LED顯示。框圖如下：

2，循環(huán)賦值：這是一種很簡潔的實現(xiàn)流水燈效果邏輯，就是定義一個8位的變量，在每個時鐘上升沿將最低位賦值給最高位，其他位右移一位，這就實現(xiàn)了循環(huán)賦值。這8位輸出到LED就能實現(xiàn)流水燈。

模塊化設(shè)計是用硬件描述語言進行數(shù)字電路設(shè)計的精髓，代碼可重復(fù)利用。而且模塊化的設(shè)計使得程序的結(jié)構(gòu)也很清晰。這里我們首先看看流水燈的模塊化設(shè)計。利用了之前的3-8譯碼器和分頻器，你需要把這兩個程序也拷貝到一個工程。

// ********************************************************************
// >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> COPYRIGHT NOTICE <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
// ********************************************************************
// File name    : flashled.v
// Module name  : flashled
// Author       : STEP
// Description  : segment initial
// Web          : www.stepfpga.com 
// 
// --------------------------------------------------------------------
// Code Revision History : 
// --------------------------------------------------------------------
// Version: |Mod. Date:   |Changes Made:
// V1.0     |2017/03/02   |Initial ver
// --------------------------------------------------------------------
// Module Function:流水燈的模塊化設(shè)計 
module flashled (clk,rst,led); 	
input clk,rst;						
	output [7:0] led;				 
         reg   [2:0] cnt ;                          //定義了一個3位的計數(shù)器，輸出可以作為3-8譯碼器的輸入         
         wire clk1h;                                //定義一個中間變量，表示分頻得到的時鐘，用作計數(shù)器的觸發(fā)                 
         //例化module decode38，相當于調(diào)用
        decode38 u1 (                                   
			.sw(cnt),                       //例化的輸入端口連接到cnt，輸出端口連接到led  
			.led(led)
			);         //例化分頻器模塊，產(chǎn)生一個1Hz時鐘信號		
        divide #(.WIDTH(32),.N(12000000)) u2 (         //傳遞參數(shù)
			.clk(clk),
			.rst_n(rst),                   //例化的端口信號都連接到定義好的信號
			.clkout(clk1h)
			);                                      //1Hz時鐘上升沿觸發(fā)計數(shù)器，循環(huán)計數(shù)		
        always @(posedge clk1h or negedge rst)
	     if (!rst)
		cnt <= 0;
	     else
		cnt <= cnt +1;         
		endmodule

模塊化設(shè)計結(jié)構(gòu)清晰，verilog語言是很靈活的。對于流水燈還有一種很簡潔的實現(xiàn)方法。

// ********************************************************************
// >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> COPYRIGHT NOTICE <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
// ********************************************************************
// File name    : flashled.v
// Module name  : flashled
// Author       : STEP
// Description  : segment initial
// Web          : www.stepfpga.com 
// 
// --------------------------------------------------------------------
// Code Revision History : 
// --------------------------------------------------------------------
// Version: |Mod. Date:   |Changes Made:
// V1.0     |2017/03/02   |Initial ver
// --------------------------------------------------------------------
// Module Function:流水燈的模塊化設(shè)計 
    module flashled (clk,rst,led); 	
    input clk,rst;						
	output [7:0] led;				         
	wire clk1h;                                     //定義一個中間變量，表示分頻得到的時鐘，用作計數(shù)器的觸發(fā)                 
	//例化分頻器模塊，產(chǎn)生一個1Hz時鐘信號		
        divide #(.WIDTH(32),.N(12000000)) u2 (         //傳遞參數(shù)
			.clk(clk),
			.rst_n(rst),                   //例化的端口信號都連接到定義好的信號
			.clkout(clk1h)
			);                                      //1Hz時鐘上升沿觸發(fā)循環(huán)賦值
        reg [7:0] led;	
        always@(posedge clk1h or negedge rst)
	begin
		if(!rst)
			led <= 8'b11111110;            // <=為非阻塞賦值
		else 
			led <= {led[0],led[7:1]};      
			//當時鐘上升沿來一次，執(zhí)行一次賦值，賦值內(nèi)容是led[0]與led[7:1]重新拼接成8位賦給led，相當于循環(huán)右移
	end	
 endmodule

按照下面表格定義輸入輸出信號

配置好以后編譯下載程序?？梢哉{(diào)整例化分頻器時傳遞的參數(shù)來調(diào)整流水燈的速度。

掌握了verilog里面例化module的用法，采用模塊化設(shè)計程序。模塊化設(shè)計是非常重要的FPGA設(shè)計思想。在下一節(jié)我們會學(xué)習(xí)按鍵的另外用法按鍵消抖。