FPGA入门笔记二 top_module与硬件映射关系

开始小试牛刀，开发板的LED，如有错误请不吝指正。

顶层设计文件，子文件都有module模块，但是只有顶层的 top_module端口列表需要与ucf文件中芯片引脚映射起来。

按照上篇设计RTL步骤来设计本功能：

功能定义与模块划分：上电后4个LED都灭，1秒后，从LED1到LED4轮流亮，每次亮1秒，然后全部亮1秒。循环如此。功能简单，只需一个模块。

定义所有模块的接口：时钟输入给一个计数器timer，高电平输出led。

设计时钟域：只需一个时钟。

考虑设计的关键路径：无

顶层设计：时钟控制时序（循环亮灭），逻辑控制功能

FSM 设计：无。Finite State Machine有限状态机，状态机由状态寄存器和组合逻辑电路构成，能够根据控制信号按照预先设定的状态进行状态转移，是协调相关信号动作,完成特定操作的控制中心。状态机分为摩尔（Moore）型状态机和米莉（Mealy）型状态机。目前理解还不够。

时序逻辑设计：任意时刻的输出不仅取决于当时的输入信号，而且还取决于电路原来的状态。画个时序的草图，6s一个循环。

组合逻辑设计：任意时刻的输出仅仅取决于该时刻的输入。根据计数器使用if...else...，判断是哪个灯即可

虽然分析了一遍，还是自己写不出来，根据源代码修改了一遍，有疑问的地方，再学习一段时间后再理解吧。

ucf文件：

##
NET clk LOC = T8 | TNM_NET = sys_clk_pin | IOSTANDARD = "LVCMOS33";
TIMESPEC TS_sys_clk_pin = PERIOD sys_clk_pin 50000 kHz;
##

########LED Pin define#####################
NET led<0>                  LOC = P4 | IOSTANDARD = "LVCMOS33";       ## LED1
NET led<1> 		    LOC = N5 | IOSTANDARD = "LVCMOS33";       ## LED2
NET led<2>                  LOC = P5 | IOSTANDARD = "LVCMOS33";       ## LED3
NET led<3>                  LOC = M6 | IOSTANDARD = "LVCMOS33";       ## LED4

.v文件

`timescale 1ns / 1ps

module led_test (
                  clk,           // 开发板上输入时钟: 50Mhz
                  led            // 输出LED灯,用于控制开发板上四个LED(LED1~LED4)
             );
             
input clk;
output [3:0] led;

//寄存器定义
reg [31:0] timer;  //？为什么选择这种变量？
                
reg [3:0] led;     //？为什么选择这种变量，wire？

//===========================================================================
  always @(posedge clk)    //检测时钟的上升沿
    begin
      if (timer == 32'd299_999_999)    //开发板使用的晶振为50MHz，6秒计数(50M*6-1=249_999_999)
          timer <= 0;                       //计数器计到6秒，计数器清零
      else
	  timer <= timer + 1'b1;            //计数器加1
    end

//=========================== LED灯控制=====================================
  always @(posedge clk)   //检测时钟的上升沿
    begin
      if (timer == 32'd0)                        
          led <= 4'b0000;                  //LED灯输出全为灭          
      else if (timer == 32'd49_999_999)    //计数器计到1秒，
          led <= 4'b0001;                  //LED1亮，其他灭
      else if (timer == 32'd99_999_999)    //计数器计到2秒，
          led <= 4'b0010;                  //LED2
      else if (timer == 32'd149_999_999)   //计数器计到3秒，
          led <= 4'b0100;                  //LED3                           
      else if (timer == 32'd199_999_999)   //计数器计到4秒，
          led <= 4'b1000;                  //LED4

     else if (timer == 32'd249_999_999)   //
	  led <= 4'b1111;   
    end

 
endmodule