小梅哥Xilinx FPGA学习笔记6——参数化设计及模块重用设计不同频率的流水灯

目录

一、功能介绍

1.功能描述

二、代码编写

1.设计文件

2.激励文件

3.仿真图

三、总结

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一、功能介绍

1.功能描述

        8个Led灯分别以不同频率循环闪烁,led[0]0.05s亮一次；led[1]0.1s亮一次；led[2]0.125s亮一次；led[3]0.25s亮一次；led[4]0.5s亮一次；led[5]1s亮一次；led[6]1.25s亮一次；led[7]2s亮一次.

二、代码编写

1.设计文件

设计文件共两个，先设计一个led灯的功能LED_Flicker；在另外一个设计文件led_flicker_8中例化8次LED_Flicker模块

LED_Flicker模块：

module LED_Flicker(
    input Clk,
    input Reset_n,
    output reg Led
    );
    
    reg [30:0]counter;//注意位数
    
    parameter MCNT = 25_000_000-1;
    
    always@(posedge Clk or negedge Reset_n)
    if(!Reset_n)
        counter <= 0;
    else if(counter == MCNT)
        counter <= 0;
    else
        counter <= counter + 1'd1;
    always@(posedge Clk or negedge Reset_n)
    if(!Reset_n)
        Led <= 0;
    else if(counter == MCNT)
        Led <= !Led;
    else
        Led <= Led;
endmodule

led_flicker_8模块：

module led_flicker_8(
    input Clk,
    input Reset_n,
    output [7:0]led
    );
    
    LED_Flicker
    #( 
        .MCNT(2500_000-1)//0.05s
    )
    LED_Flicker_inst0(
    .Clk(Clk),
    .Reset_n(Reset_n),
    .Led(led[0])
    );
    
    LED_Flicker
    #( 
        .MCNT(5000_000-1)//0.1s
    )
    LED_Flicker_inst1(
    .Clk(Clk),
    .Reset_n(Reset_n),
    .Led(led[1])
    );
    
    LED_Flicker
    #( 
        .MCNT(6250_000-1)//0.125s
    )
    LED_Flicker_inst2(
    .Clk(Clk),
    .Reset_n(Reset_n),
    .Led(led[2])
    );
    
    LED_Flicker
    #( 
        .MCNT(12500_000-1)//0.25s
    )
    LED_Flicker_inst3(
    .Clk(Clk),
    .Reset_n(Reset_n),
    .Led(led[3])
    );
    
    LED_Flicker
    #( 
        .MCNT(25_000_000-1)//0.5s
    )
    LED_Flicker_inst4(
    .Clk(Clk),
    .Reset_n(Reset_n),
    .Led(led[4])
    );
    
    LED_Flicker
    #( 
        .MCNT(50_000_000-1)//1s
    )
    LED_Flicker_inst5(
    .Clk(Clk),
    .Reset_n(Reset_n),
    .Led(led[5])
    );
    
    LED_Flicker
    #( 
        .MCNT(62500_000-1)//1.25s
    )
    LED_Flicker_inst6(
    .Clk(Clk),
    .Reset_n(Reset_n),
    .Led(led[6])
    );
    
    LED_Flicker LED_Flicker_inst7(
    .Clk(Clk),
    .Reset_n(Reset_n),
    .Led(led[7])
    );
    
    defparam LED_Flicker_inst7.MCNT = 100_000_000-1; //将MCNT重定义
    
endmodule

2.激励文件

`timescale 1ns / 1ns
 
module led_flicker_4_tb();
 
    reg Clk;
    reg Reset_n;
    wire [7:0]Led;
 
    led_flicker_8 led_flicker_8_inst0(
     .Clk(Clk),
     .Reset_n(Reset_n),
     .led(Led)
    );  
    //产生20ns为周期的方波激励时钟信号
    initial Clk = 1;//初始信号为高电平
    always #10 Clk = ~Clk;//延时10ns以后初始信号取反，这句话是总是执行的。
    //产生激励复位信号
    initial begin
        Reset_n = 0;//开始复位信号为0，有效复位
        #201  Reset_n = 1;//201ns以后复位信号变为高电平，无效电平。开始仿真
        #2_000_000_000;//仿真2s
        #2_000_000_000;//仿真2s
        $stop;//停止仿真
    end
endmodule

3.仿真图

横坐标一个大刻度200ms，led[0]0.05s亮一次；led[1]0.1s亮一次；led[2]0.125s亮一次；led[3]0.25s亮一次；led[4]0.5s亮一次；led[5]1s亮一次；led[6]1.25s亮一次；led[7]2s亮一次.

三、总结

1.在主模块led_flicker_8模块中，通过调用子模块单个led闪烁功能，用LED_Flicker_inst0.MCNT 对8个led分别进行闪烁频率配置；并且要注意每一次调用子模块的函数名应当不同，要有唯一性；

LED_Flicker
    #( 
        .MCNT(2500_000-1)//0.05s
    )
 
或者
 
defparam LED_Flicker_inst7.MCNT = 100_000_000-1; //将MCNT重定义

2.由于在主模块将led的闪烁频率设置的较慢，counter对于原来的25位数据溢出，导致程序出错，因此需要注意参数的数据位数；

 reg [30:0]counter;
 
//注意led的闪烁频率设置的较慢，要防止数据溢出，导致程序出错，无法仿真出溢出的LED灯闪烁频率
    //led灯最长时间2s一次，计数器计数100000000次，d100000000=b0101 1111 0101 1110 0001 0000 0000;
    //需要宽度至少28位；此处30位，可以正常使用。