树莓派对FPGA板子上的流水灯程序的控制

分别在DE2-115开发板和树莓派上编写串口通信程序， 实现树莓派串口指令对FPGA板子上的流水灯程序的控制，控制方式自定。

一 树莓派使用教程

参考：b站树莓派教程

需要注意的几点：

1、如果遇到ping不通的情况，不要着急，把共享网络关掉，树莓派关机，再重开以及共享网络就可能会ping通，我就是在碰到这的时候没有重开，选择重新安装了几次系统都不行。最后关掉共享网络再重开就又可以了。

2、这个视频教程中，烧系统到SD卡时没有选择用户配置在过去是有默认用户名和密码。但现在已经没有了，需要在烧系统时自己设置好密码和用户，并且要开启ssh，然后后续登录使用你设定的用户和密码。

3、一般进去了会要下东西，因为官方的软件源是比较慢的，肯定需要采用换源策略，修改了文件后，一定要重启重启重启（重启一次就行），我也在这踩了几次坑！！！

4、如果需要使用gpio口，会要你下载wiringPi。可以去github上下载最新的wiringPi的zip包然后移动到vnc里去build。这样会快很多。传送门

以上便是我初步使用树莓派的血的教训。

二 树莓派串口代码

fpgaUart.c

#include <stdio.h>
#include <wiringPi.h>
#include <wiringSerial.h>

int main()
{
	int fd =serialOpen("/dev/ttyAMA0",115200); //打开串口
	if(fd == -1){	//如果打开串口失败则退出程序
		printf("serialOpen failed!\n");
		return 0;
	}
	printf("serialOpen success!\n");
	while(1){
		serialPrintf(fd,"A");
		delay(2000);
		serialPrintf(fd,"B");
		delay(2000);
	}
	
	return 0;
}
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编译命令
gcc -o fpgaUart fpgaUart.c -lwiringPi

三 Verilog代码

串口接收模块：uart_rx.v

module uart_rx (
    input               clk     ,
    input               rst_n   ,
    input               din     ,   //pc端发送给FPGA的数据
    output  reg [7:0]   dout    ,   //发送给tx 让他串行的传出去
    output  reg         dout_vld    //当这一次8bit接收完成 再传给tx
);


    parameter BAUD = 434 ;  //使用波特率115200 发送1bit所需要的时钟周期

    reg     [8:0]       cnt_bsp     ;
    wire                add_cnt_bsp ;
    wire                end_cnt_bsp ;

    reg     [3:0]       cnt_bit     ;   //计数当前到了哪一bit了 计数9bit 起始位加上数据
    wire                add_cnt_bit ;
    wire                end_cnt_bit ;

    reg                 din_r0      ;   //同步到时钟上升沿
    reg                 din_r1      ;   //打拍 延时一个时钟周期
    wire                nedge       ;   //下降沿
    reg                 flag        ;   //计数器计数的标志 下降沿到来之后开始计数 传输数据完成了就停止计数
    reg     [8:0]       data        ;   //寄存数据

    always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
        if(!rst_n)begin
            cnt_bsp <= 9'b0;
        end
        else if(add_cnt_bsp)begin
            if(end_cnt_bsp)begin
                cnt_bsp <= 9'b0;
            end
            else begin
                cnt_bsp <= cnt_bsp + 1'b1;
            end
        end
        else begin
            cnt_bsp <= cnt_bsp;
        end
    end

    assign add_cnt_bsp = flag;
    assign end_cnt_bsp = add_cnt_bsp && cnt_bsp == BAUD - 1;

    always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
        if(!rst_n)begin
            cnt_bit <= 4'b0;
        end
        else if(add_cnt_bit)begin
            if(end_cnt_bit)begin
                cnt_bit <= 4'b0;
            end
            else begin
                cnt_bit <= cnt_bit + 1'b1;
            end
        end
        else begin
            cnt_bit <= cnt_bit;
        end
    end

    assign add_cnt_bit = end_cnt_bsp;
    assign end_cnt_bit = add_cnt_bit && cnt_bit == 8; //起始位加上8bit数据位

    always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
        if(!rst_n)begin
            din_r0 <= 1'b1;
            din_r1 <= 1'b1;
        end
        else begin
            din_r0 <= din;
            din_r1 <= din_r0;
        end
    end

    assign nedge = ~din_r0 & din_r1; 

    always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
        if(!rst_n)begin
            flag <= 1'b0;
        end
        else if(nedge)begin
            flag <= 1'b1;
        end
        else if(end_cnt_bit)begin
            flag <= 1'b0;
        end
        else begin
            flag <= flag;
        end
    end

    always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
        if(!rst_n)begin
            data <= 9'b0;
        end
        else if(cnt_bsp == (BAUD >> 1) && flag)begin
            data[cnt_bit] <= din;   //串并转换  LSB
        end
        else begin
            data <= data;
        end
    end

    always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
        if(!rst_n)begin
            dout <= 8'b0;
            dout_vld <= 1'b0;
        end
        else if(end_cnt_bit)begin
            dout <= data[8:1];  //第0位是起始位 舍弃掉
            dout_vld <= 1'b1;
        end
        else begin
            dout <= dout;
            dout_vld <= 1'b0;
        end
    end

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流水灯模块：led.v

module led (
    input  clk,
    input  rst_n,
    input  tx,
    output reg[7:0] led
);

    wire [7:0] dout;
    wire dout_vld;
    uart_rx uart_rx_inst (
        .clk (clk),
        .rst_n (rst_n),
        .din    (tx),
        .dout(dout),
        .dout_vld    (dout_vld)
    );



    always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
        if(!rst_n) begin
            led <= 8'b0;
        end
		  else begin
			case (dout)
				8'h41 : led <= 8'b0000_0001;
				8'h42 : led <= 8'b0000_0010;
				default: led <= led;
			endcase
			end
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四 quartus引脚绑定

可以选择其它灯，看数据手册

五 运行效果

总结

这次实验初步使用了树莓派，了解了其创始人，是一个很伟大的人…本次串口的实验，效果不是特别好，代码多点几个灯是下载进去了，但是流水灯的效果不明显，感觉是时序上出现了一些问题。那个灯到处乱跳。但是收获挺大的，树莓派确实是个好东西。