FPGA流水灯实验

           实验 ：流水灯实验

一、实验目的  

（1）掌握分频电路的设计方法。

（2）掌握流水灯的设计方法。

 

 

二、实验内容

以Basys 2开发板上的晶振产生的50M的脉冲作为时钟信号，先进行分频，然后驱动八个led显示按照设置的模式显示。

 

 

三、实验原理

1、流水灯电路

Basys2板载流水灯的电路如图所示，可以看出流水灯有一个公共地，所以只需要让FAGA引脚输出高电平就可以点亮流水灯

1、时钟分频模块

此模块分频后的时钟信号为10HZ

   

  reg [31:0] clk_count=0;     //寄存器变量，用于时钟分频计数
       reg div_clk=0;            //分频后的时钟信号
       always@(posedge CLK or posedge RST)   //等待输入时钟的上升沿
       begin
           if(RST)
           begin
               div_clk<=0;    //复位清零操作
               clk_count<=0;
           end
           else if(clk_count==32'd2499_999)   //计数到达阈值
           begin
               clk_count<=0;               //清零计数值
               div_clk <= ~div_clk;    //div时钟翻转，实现分频
           end
           else
               clk_count <= clk_count+1;     //计数加一
       End

 

 

注意这里分频为什么是2499_999 , 因为这里是先检测计数值有没有达到阈值，如果没有才加一，所以当计数值加一达到了阈值之后，要等待下一个时钟上升沿才能进行检测操作。

时钟分频举例：

这里的clk1是时钟取反，clk2为二分频，clk3是四分频

3.流水灯流动使用拼接的方法实现

 

 always @ (posedge div_clk  or posedge RST)
      begin
            if(RST)
                 led_reg <= 8'b0000_0001;   //流水灯复位
            else
                 led_reg<={led_reg[6:0],led_reg[7]};  //位的拼接

        End

 

这里的{led_reg[6:0],led_reg[7]}实际上就是把led寄存器的最高位循环转移到最低位，实现位的流动。利用之前一步分频好的时钟信号，实现以一定频率流动的流水灯。

 

 

4.流水灯相当于用D触发器组成的移位寄存器，如下图所示，若将D0和D1相连，在初始给一个高电平脉冲，就可以实现0000 -> 1000 -> 0100 -> 0010 -> 0001 -> 1000 的循环。 

三、程序清单

module flowing_led(
    input RST,
    input CLK,
    output [7:0] LED_OUT
    );
    
       reg [7:0] led_reg = 8'b0000_0001;
       
       reg [31:0] clk_count=0;     //寄存器变量，用于时钟分频计数
       reg div_clk=0;            //分频后的时钟信号
       always@(posedge CLK or posedge RST)   //等待输入时钟的上升沿
       begin
           if(RST)
           begin
               div_clk<=0;    //复位清零操作
               clk_count<=0;
           end
           else if(clk_count==32'd2499_999)   //计数到达一定值时
           begin
               clk_count<=0;               //清零计数值
               div_clk <= ~div_clk;    //div时钟翻转，实现分频
           end
           else
               clk_count <= clk_count+1;     //计数加一
       end
 
       
             
      always @ (posedge div_clk  or posedge RST)
      begin
            if(RST)
                 led_reg <= 8'b0000_0001;   //LED寄存器清零
            else      
                 led_reg<={led_reg[6:0],led_reg[7]};   //位的拼接         
        end
        
        assign LED_OUT = led_reg;
endmodule