【紫光同创国产FPGA教程】【PGC1/2KG第三章】键控彩灯实验例程

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适用于板卡型号：

紫光同创PGC1/2KG开发平台（盘古1K/2K）

一：盘古1K/2K开发板（紫光同创PGC2KG开发平台）简介

盘古1/2K 开发板是一套基于紫光 FPGA 的开发套件，以紫光 Compa 系列PGC1KG-LPG100 / PGC2KG-LPG100 器件为核心，预留丰富的扩展 IO 及数码管、按键、LED 灯，为用户提供基本的硬件环境。

二：实验目的

1.设计 8 种彩灯效果，可通过按键切换。

2.选择一个按键作为控制输入，按下一次换一种显示效果，在8种效果中循环。

三：实验要求

1、实验平台：MES2KG开发板；

2、按键输入由K1输入，LED输出为LD1～LD4。

四：实验原理

实现框架如下：

1、顶层实现按键切换LED的彩灯状态；

2、需要设计一个输入控制模块及一个输出控制模块；

这个实验带大家将多个模块整合成为一个工程，涉及到的知识点有子模块设计、模块例化；子模块的设计主要是依据功能定位，确定输入输出，再做具体的设计；

模块例化方式如下：

a.按键控制模块功能

接收按键输入信号。统计按键按下次数，由于彩灯模式是8种，计数统计范围是0～7循环，将计数结果传递给LD控制模块；

根据需求输入信号有：时钟，按键；输出信号有：彩灯控制信号；

内部功能处理：

<1>内部需要对按键信号做消抖处理；

<2>按键触发计数器（计数值输出）改变继而调整彩灯的状态；

b.按键消抖

消抖目的

机械式弹片按键，在按下或松开时会有机械抖动，导致在按下或松开时按键的状态不稳定，在快速的变化，在使用按键输入信号时如果采集了抖动时的状态，会导致工程运行出现不可控的变化，故而我们需要将这段时间的抖动信号给滤除掉，故此实验称之为按键消抖；

实验原理

前后抖动时间约为5～10ms，前后抖动共在20ms，以最大20ms做设计，使用计数到N归零的计数器来做时间刻度计时；以20ms的间歇对按键输入信号进行采集，从而避开按键的抖动引起的信号快速变化；

 

设计1 个20bit的计数器，其计数最大值为：N = 20’hC3500 = 20’d800000

最大计数值时，计时为：t= N*T = N/f = 800000/40M = 20ms;

注：对于计数器完成计时功能在LED灯控制中已有详细讲解，需要关注输入时钟频率以及目标计时时长，从而得到计数器的计数范围；

实验源码设计

 

这个module的设计中新增加一种语法：parameter ；在verilog中parameter是对常量进行定义，将parameter定义放在module的接口中是可进行模块传递，传递方式请看后面模块例化；

c.LED控制模块功能

8种流水灯模式有按键传递过来的计数控制切换，每一个LED的显示状态完整后进入下一模式初始化。根据需求可得到如下信息：

输入信号：时钟，彩灯模式控制信号； 出信号：12bit位宽的LED控制信号；

功能处理注意事项：彩灯状态切换点，不同状态的切换时如何初始化；

五：实验源码设计（完整源码查看demo源文件）

顶层文件源码

按键控制模块 

 

 按键消抖

 

LED控制模块

 

 

六：实验现象

上电后下载完固件，默认LD1～LD4流水，每按下一次KEY1，彩灯状态切换一次，总共8种状态可供循环切换；