FPGA知识基础之--按键控制LED灯项目

---

前言

笔者将基于正点原子的达芬奇开发板,结合夏宇闻老师的Verilog数字系统设计教程,来记录自己学习FPGA的学习思路,希望能给与读者一些帮助

---

一、按键简介

按键:通过按下或者释放来控制电路通断的电子元件

自锁按键:按下之后能保持,类似于开发板的电源按键

轻触摸式按键:按下就通,松开即断

按键原理图

按下是低电平,断开高电平

二、实验要求

---

三、程序设计

3.1思路整理

3.2 模型搭建

3.3 顶层模块

3.4 波形分析

四、代码整理

4.1RTL代码

module key_led(
input 					sys_clk,
input 					sys_rst_n,
input 	[3:0]			key,

output	reg [3:0] 		led

);

parameter CNT_MAX = 25'd25000000;//可在仿真时改为25'd25;,对应500ns

reg [24:0] cnt;
reg [1:0] led_flag;

//计数0.5s
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) begin
	if(!sys_rst_n)
		cnt <= 25'd0;
	else
		if (cnt < (CNT_MAX- 25'd1))
			cnt <= cnt+ 25'd1;
		else	
			cnt <= 25'd0;

end

//LED状态切换标志位
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) begin
	if(!sys_rst_n)
		led_flag <= 2'd0;
	else
		if (cnt < (CNT_MAX- 25'd1))
			led_flag <= led_flag + 2'd1;
		else 
			cnt <= 25'd0;
		
end

//LED控制
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) begin
	if(!sys_rst_n)
		led <= 4'd0;
	else
		begin
			case(key)
				4'b1111 : led <= 4'b0000;
				4'b1110 :begin
					if(led_flag == 2'd0)
						led <= 4'b0001;
					else if(led_flag == 2'd1)
						led <= 4'b0010;
					else if(led_flag == 2'd2)
						led <= 4'b0100;
					else 
						led <= 4'b1000;
					end
				4'b1101 :begin
					if(led_flag == 2'd0)
						led <= 4'b1000;
					else if(led_flag == 2'd1)
						led <= 4'b0100;
					else if(led_flag == 2'd2)
						led <= 4'b0010;
					else 
						led <= 4'b0001;
					end
				4'b1011 : begin
				
						if((led_flag == 2'd0)||(led_flag == 2'd2))
							led <= 4'b1111;
						else 
							led <= 4'b0000;
				
						end
				4'b0111 :  led <= 4'b1111;
				default : ;
			endcase
				
				
						
						
		
		end
end
endmodule

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86

4.2 仿真

需要注意的是,在modelsim仿真时,可以将0.5s改为20ns以缩短仿真时间,仅需将CNT_MAX改为25’d25即可
testbench代码

`timescale	1ns/1ns //仿真的单位/仿真的精度s
module tb_key_led();

parameter CLK_PERIOD = 20;

reg 		sys_clk;  //周期20ns
reg 		sys_rst_n; //并非所有的输入都是reg,根据代码编写情况
reg [3:0] 	key;


wire  [3:0]	led;

initial begin
	sys_clk <= 1'b0;
	sys_rst_n <=1'b0;
	key <= 4'b1111;
	#200 
	sys_rst_n <= 1'b1;
	#2000
	key <= 4'b1110;//按下key0
	#2000
	key <= 4'b1111;//松开key0
	#2000
	key <= 4'b1101;//按下key1
	#2000
	key <= 4'b1111;//松开key1
	#2000
	key <= 4'b1011;//按下key2
	#2000
	key <= 4'b1111;//松开key2
	#2000
	key <= 4'b0111;//按下key3
	#2000
	key <= 4'b1111;//松开key3
	
end

always #(CLK_PERIOD/2) sys_clk = ~sys_clk;
	


 
key_led   u_key_led (
    .sys_clk     (sys_clk),
	.sys_rst_n   (sys_rst_n),
	.key		(key    	),
    .led         (led) 
 );
 
 
 
 endmodule
 
 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55

笔者在进行仿真分析是发现了自己代码编写的一些小错误
例如,在编写rtl代码时,输入输出信号用的是分号,而不是逗号
在编写Testbench代码的时候,笔者发现自己在进行实例化时忘记改名了

同时,在仿真时,若是每次仿真都要改RTL代码,还是比较繁琐的,为此,笔者希望可以在Testbench上进行修改,以下是笔者根据资料学习的办法

parameter CNT_MAX = 25'd25;





 u_key_led #(
	.CNT_MAX  (CNT_MAX)
 );
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

只需在Testbench上增加上述一段代码即可将参数实例化,可达到在Testbench上更改参数的目的

关于modelsim的用法心得:指令篇
restart -f 即重新开始仿真
run -time 即仿真时间;