【紫光同创国产FPGA教程】——（PGL22G第二章）键控流水灯实验例程

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适用于板卡型号：

紫光同创PGL22G开发平台（盘古EU 22K）



一：盘古EU 22K开发板简介

盘古EU 22K开发板共有11个翠绿LED灯，其中1个是电源指示灯（POWER）；2个是FPGA的运行状态指示灯：INIT和DONE；有8个用户LED灯（LED1～8），FPGA输出高电平时对应的LED灯亮灯（详情请查看“MES22GP开发板硬件使用手册”）。



二：实验目的

由 USER_KEY1 按键输入，切换 USER_LED1~ USER_LED8 的输出效果。



三：实验原理

实现框架如下：

（1）顶层实现按键切换 LED 的流水灯状态；

（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： 

按键控制模块功能  

接收按键输入信号。统计按键按下次数，由于流水灯模式是 3 种，计数统计范围是 0～2循环，将计数结果传递给 LED 控制模块；

根据需求输入信号有：时钟，按键；输出信号有：流水灯控制信号；

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）改变继而调整流水灯的状态；

按键消抖模块  

前后抖动时间约为 5～10ms，取按键抖动区间开始标识，持续 10-20ms 后标识归零，在抖 动区间内输出保持，非消抖区间，按键状态输出。

LED 控制模块功能 

3 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，流水灯模式控制信号； 出信号：8bit 位宽的 LED 控制信号；

功能处理注意事项：流水灯状态切换点，不同状态的切换时如何初始化；

四：实验源码设计   

顶层文件源码                   

按键控制模块

按键消抖模块 

 Verilog 中的 generate 语句常用于编写可配置的、可综合的 RTL 的设计结构。它可用于 创建模块的多个实例化，或者有条件的实例化代码块。

我们常用 generate 语句做三件事情。一个是用来构造循环结构，用来多次实例化某个模 块。一个是构造条件 generate 结构，用来在多个块之间最多选择一个代码块，条件 generate 结构包含 if--generate 结构和 case--generate 形式。还有一个是用来断言。

在 Verilog 中，generate 在建模（elaboration）阶段实施，出现预处理之后，正式模拟 仿真之前。因此。generate 结构中的所有表达式都必须是常量表达式，并在建模（elaboration） 时确定。例如，generate 结构可能受参数值的影响，但不受动态变量的影响。

Verilog 中的 generate 块创建了新的作用域和新的层次结构，就像实例化模块一样。因 此在尝试对 generate 块中的信号进行引用时，很容易因此混乱，因此请记住这一点。

L E D 控 制 模 块

 

五：实验现象

每按下一次 KEY1，LED 灯状态切换一次，总共三种 LED 模式供循环切换；

LED 模式一：从高位到低位的 LED 流水灯；

LED 模式二：隔一亮一交替点亮；

LED 模式三：从高位到低位暗灯流水；