小梅哥Xilinx FPGA学习笔记6——参数化设计及模块重用设计流水灯（跑马灯）_设计快速重用及参数化设计

〇、功能介绍

1.功能描述

8个Led灯以0.5s的的速率循环闪烁，参数化设计并且调用三八译码器模块完成该设计。
三八译码器模块见https://blog.csdn.net/weixin_42454243/article/details/122039239 《小梅哥Xilinx FPGA学习笔记2——三八译码器》

一、代码编写

1.设计文件

设计文件共两个，一个pipeline_led.v文件；一个decoder_3_8.v文件

module pipeline_led(clk,reset_n,led

    );
    input clk;
    input reset_n;
    output  [7:0] led;
   reg [24:0] counter;
   parameter MCNT = 8'd24999999;//parameter 参数
  
    always@(posedge clk or negedge reset_n)
    if(!reset_n)
        counter <=0;
    else if(counter == MCNT)    
        counter <=0;
    else 
        counter <=counter +1'b1;
        
   reg [2:0] counter2;//用3种状态控制8个led灯
    always@(posedge clk or negedge reset_n)
    if(!reset_n)
        counter2 <=0;
    else if(counter == MCNT)
        counter2 <=counter2 +1'b1;  //当counter2 ==7 时，自动溢出变成0

//调用其他的子模块
    decoder_3_8 decoder_3_8_inst0(
    .a(counter2[2]),//是因为decoder_3_8子模块中的位拼接，a是高位，c是最低位
    .b(counter2[1]),
    .c(counter2[0]),
    .out(led)//使用调用模块的功能，对于在该设计文件输出则不需要定义reg型，是因为在子模块中已经对out进行了reg定义,out在此模块中是隐藏的wire。
    );                                                                                                                
                                                                                                    
endmodule                                                                                                                                                    
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   module decoder_3_8(a,b,c,out);
    input a;
    input b;
    input c;
    output [7:0] out;
    reg [7:0] out;
    //output reg [7:0] out

//以always块描述的信号 赋值，被赋值的对象必须要定义成reg类型
always@(a,b,c)begin //相当于always@(*)
        case({a,b,c})//位拼接，{a,b,c}三位信号
            3'b000:out = 8'b0000_0001;
            3'b001:out = 8'b0000_0010;
            3'b010:out = 8'b0000_0100;
            3'b011:out = 8'b0000_1000;
            3'b100:out = 8'b0001_0000;
            3'b101:out = 8'b0010_0000;//3'd5 :out = 8'b0010_0000
            3'b110:out = 8'b0100_0000;
            3'b111:out = 8'b1000_0000；           
        endcase
    end
endmodule
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2.激励文件

下面两个激励文件二选一

`timescale 1ns / 1ns

module pipeline_led_tb(    );
    reg clk;
    reg reset_n;
    wire [7:0]led;
    
    pipeline_led pipeline_led(
    .clk(clk),
    .reset_n(reset_n),
    .led(led)
    );
    
    initial clk=1;
    always #10 clk=~clk;//建立仿真时钟信号
    
    initial begin
    reset_n=0;
    #201;
    reset_n=1;
    #4000000000;
    $stop;
    end

endmodule

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module pipeline_led_tb(    );
    reg clk;
    reg reset_n;
    wire [7:0]led;
    defparam pipeline_led_inst0.MCNT=2499;//与设计文件中的参数无关parameter MCNT = 8'd24999999;，这里仿真的值为MCNT=2499;
    pipeline_led pipeline_led_inst0(
    .clk(clk),
    .reset_n(reset_n),
    .led(led)
    );
    
    initial clk=1;
    always #10 clk=~clk;
    
    initial begin
    reset_n=0;
    #201;
    reset_n=1;
    #4000000000;
    $stop;
    end

endmodule   
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3.仿真图

1.仿真图counter的参数设计是24999，横坐标一个大刻度20us，led灯0.5ms亮一次

   parameter MCNT = 8'd24999;//parameter 参数,仿真文件选择第一个文件
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2.在testbench中使用defparam，仿真图counter的参数设计是2499，横坐标一个大刻度100us，led灯50us亮一次

3…在testbench中使用defparam，仿真图counter的参数设计是249，横坐标一个大刻度20us，led灯5us亮一次

二、总结

1.对于在验证功能的时候，缩短时间要对所有包含的语句均进行改写，采用参数化设计，定义一个MCNT参数，可以将其用在程序的所有位置，只需要对一处就行修改，程序所有对应位置值都能得到修改；

//为缩短时间，将下面第一条语句改为第二条语句，模块中的counter==8'd24999999均需要改为counter==8'd24999
//    else if(counter==25000000-1)                                                                                                                           
    else if(counter==8'd24999)    //缩小仿真时间，验证功能 
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   parameter MCNT = 8'd24999;//parameter 参数
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2.对于缩短仿真时间，可以不改变设计文件，在testbench中使用defparam；或者用#例化参数MCNT。

 defparam pipeline_led_inst0.MCNT=2499;//注意例化的标签名要有唯一性
    pipeline_led pipeline_led_inst0(
    .clk(clk),
    .reset_n(reset_n),
    .led(led)
    );
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  //    defparam pipeline_led_inst0.MCNT=24999;
    pipeline_led
    #(
    .MCNT(249)
    )
    pipeline_led_inst0(
    .clk(clk),
    .reset_n(reset_n),
    .led(led)
    );
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3.上诉第2条，defparam和#例化参数也可以用在设计文件引用其他子模块中。

//对于decoder_3_8模块进行参数化设计
module decoder_3_8(a,b,c,out);
    input a;
    input b;
    input c;
    parameter WIDTH = 15；//parameter 参数，该处参数可以任意设计，因为调用的时候，我们可以修改
    output [WIDTH:0] out;
    reg [WIDTH:0] out;
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//在pipeline_led模块中调用decoder_3_8模块，方法一：
 	defparam decoder_3_8_inst0.WIDTH=7;//注意例化的标签名要有唯一性
    decoder_3_8 decoder_3_8_inst0(
    .a(counter2[2]),
    .b(counter2[1]),
    .c(counter2[0]),
    .out(led)
    );
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//在pipeline_led模块中调用decoder_3_8模块，方法二：
// 	defparam decoder_3_8_inst0.WIDTH=7;//注意例化的标签名要有唯一性
    decoder_3_8 
    #(
    .WIDTH(7)
    )
    decoder_3_8_inst0(
    .a(counter2[2]),
    .b(counter2[1]),
    .c(counter2[0]),
    .out(led)
    );
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后记：把未知当做好奇，而非恐惧。