【Verilog HDL实践】状态机：8路彩灯控制程序

【Verilog HDL实践】8路彩灯控制程序

使用芯片：Altera Cyclone® IV EP4CE22F17C6N FPGA
开发工具：Quartus Ⅱ
开发项目：

四、设计一个8路彩灯控制程序，要求彩灯重复显示以下6种演示花型，在演示过程中，只有当一种花型演示完毕才能转向其他演示花型。
(1)8路彩灯同时亮灭；
(2)从左至右逐个亮（每次只有1路亮）；
(3)8路彩灯每次间隔1路灯亮，1路灯灭，且亮灭相间，交替亮灭。

序列检测分析

使用状态机思想
共3种状态：
没有输入，当前状态演示完毕直接进入下一个状态即可。

代码展示

/*
模块功能：
	四、设计一个8路彩灯控制程序，要求彩灯重复显示以下6种演示花型，在演示过程中，只有当一种花型演示完毕才能转向其他演示花型。
		(1)8路彩灯同时亮灭；
		(2)从左至右逐个亮（每次只有1路亮）；
		(3)8路彩灯每次间隔1路灯亮，1路灯灭，且亮灭相间，交替亮灭。
实现方法：
	状态机：共3种状态,分别对应3种演示花型
	以一定周期去切换状态。
	考虑到第二种情况最少需要8个时钟周期，我们以8个时钟周期为一个大周期。
*/

module LED_control8(clk, areset, led);
	input clk;
	input areset;
	output reg[7:0] led;
	
	parameter[31:0] cycle = 32'd12500000;
	reg[31:0] delay_counter;
	reg delay_flag = 1'b0;

	parameter style_one=2'b01, style_two=2'b10, style_three=2'b11;
	parameter duration_style = 4'b1000; //每个演示样式耗费8个时间周期 0.8s
	reg[3:0] duration_style_counter=4'b0000; //记录当前处于8周期中的哪个周期
	
	reg[1:0] current_state=style_one, next_state=style_one;
	
	reg[7:0] style_one_output=8'b0;
	reg[7:0] style_two_output=8'b1;
	reg[7:0] style_three_output=8'b01010101;
	
	always@(posedge clk)begin
		delay_counter <= delay_counter + 1'b1;
		current_state <= next_state;
		if(delay_counter >= cycle-1)begin
			delay_flag <= ~delay_flag;
			delay_counter <= 1'b0;
		end		
	end
	
	//各状态动作
	always@(posedge delay_flag) begin
		case(current_state)
			style_one:begin
				style_one_output<=~style_one_output;
				led <= style_one_output;
				duration_style_counter <= duration_style_counter + 1'b1;
				if(duration_style_counter >= duration_style) begin
					duration_style_counter <= 0;	
					next_state <= style_two;
				end
			end
			style_two:begin
				style_two_output<={style_two_output[6:0], style_two_output[7]};
				led <= style_two_output;
				duration_style_counter <= duration_style_counter+1'b1;
				if(duration_style_counter >= duration_style) begin
					duration_style_counter <= 0;	
					next_state <= style_three;
				end
			end
			style_three:begin
				style_three_output<=~style_three_output;
				led <= style_three_output;
				duration_style_counter <= duration_style_counter + 1'b1;
				if(duration_style_counter >= duration_style) begin
					duration_style_counter <= 0;	
					next_state <= style_one;
				end
			end
		endcase
	end
	
endmodule
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代码流程比较简单，先引入一个500ms的定时器作为样式内的循环周期，如状态2需要从左至右逐个亮（共8路），故每次切换耗时500ms；同时规定一个样式最多消耗8个周期，即状态切换需要4秒。按顺序切换即可。

时序测试

没做时序测试，烧入到开发板效果与预期一致。