設(shè)計(jì)背景：

FPGA的學(xué)習(xí)也算是是一種日積月累才能有成就的過(guò)程，前面我們學(xué)習(xí)了各個(gè)模塊，各個(gè)芯片的配置等等，之后筆者通過(guò)兩個(gè)簡(jiǎn)單的例子來(lái)讓大家去系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和認(rèn)識(shí)FPGA。所學(xué)習(xí)的電子琴設(shè)計(jì)也算是一次簡(jiǎn)單的各個(gè)模塊的聯(lián)系調(diào)用的一個(gè)過(guò)程，對(duì)以后工作中的學(xué)習(xí)有很好的幫助。

設(shè)計(jì)原理:

本次的設(shè)計(jì)主要是通過(guò)控制ps2鍵盤來(lái)使蜂鳴器發(fā)出哆來(lái)咪法嗦拉西7種音來(lái)，音符主要又高低音等等，本設(shè)計(jì)只選擇發(fā)出高音的多來(lái)咪發(fā)嗦啦西。本設(shè)計(jì)中還用到了VGA的設(shè)計(jì)，通過(guò)VGA來(lái)在顯示屏上畫出如下圖的黑白的電子琴鍵：

當(dāng)按下多來(lái)咪發(fā)嗦啦西時(shí)，對(duì)應(yīng)的鍵值變顏色表示按下，不變色表示不按下，顏色自己可以調(diào)節(jié)，但是琴的按鍵必須為黑白色來(lái)顯示出來(lái)。

當(dāng)按下按鍵的時(shí)候，蜂鳴器來(lái)鳴響對(duì)應(yīng)時(shí)間的音符，本設(shè)計(jì)蜂鳴器響的時(shí)間為0.25S一個(gè)音符持續(xù)的時(shí)間。

本次設(shè)計(jì)用到的PS2和VGA的設(shè)計(jì)原理筆者在這里就不過(guò)多的介紹了，不明白的可以翻看前面發(fā)的文檔內(nèi)容。

在本設(shè)計(jì)中介紹蜂鳴器的使用和各音符發(fā)聲的頻率大小。本設(shè)計(jì)用的是無(wú)源蜂鳴器，原理圖如下：

由于FPGA的驅(qū)動(dòng)能力不夠，我們添加了一個(gè)三極管來(lái)驅(qū)動(dòng)這個(gè)無(wú)源蜂鳴器，而無(wú)源蜂鳴器的主要特點(diǎn)是內(nèi)部不帶振蕩源，所以如果使用直流信號(hào)是無(wú)法使無(wú)源蜂鳴器鳴叫的，必須使用方波去驅(qū)動(dòng)它。

現(xiàn)在我們明白了，只要往蜂鳴器發(fā)送一定頻率的方波，就可以使得蜂鳴器發(fā)出聲音，然后現(xiàn)在的問題是，我們究竟要往蜂鳴器發(fā)送什么頻率的方波信號(hào)呢？具體的頻率可以查看下圖：

現(xiàn)在我們知道了如何讓蜂鳴器響起，又知道發(fā)送什么頻率可以讓蜂鳴器響起什么的聲音，所以我相信我們已經(jīng)有能力讓蜂鳴器響起我們需要的音樂了。

設(shè)計(jì)架構(gòu)圖:

設(shè)計(jì)代碼:

頂層模塊

0modulemusic_ps2(clk,rst_n,hs,vs,r_g_b,ps2_clk,ps2_data,beep);

1

2 inputclk;

3 inputrst_n;

4

5 outpuths;

6 outputvs;

7 output[7:0]r_g_b;

8 outputbeep;

9

10 inputps2_clk;

11 inputps2_data;

12

13 wireflag;

14 wire[7:0]data,data_n;

15 wireclk_1M;

16

17

18 frenp frep_dut(

19 .clk(clk),

20 .rst_n(rst_n),

21 .clk_1M(clk_1M)

22 );

23

24 ps2_rec rec_dut(

25 .clk(clk_1M),

26 .rst_n(rst_n),

27 .ps2_clk(ps2_clk),

28 .ps2_data(ps2_data),

29 .flag(flag),

30 .data(data)

31 );

32

33 decode decode_dut(

34 .clk(clk_1M),

35 .rst_n(rst_n),

36 .flag(flag),

37 .data(data),

38 .data_n(data_n)

39 );

40

41 music music_dut(

42 .clk(clk_1M),

43 .rst_n(rst_n),

44 .data_n(data_n),

45 .beep(beep)

46 );

47

48 vga vga_dut(

49 .clk(clk),

50 .rst_n(rst_n),

51 .hs(hs),

52 .vs(vs),

53 .r_g_b(r_g_b),

54 .data_n(data_n)

55 );

56

57endmodule

蜂鳴器模塊

0modulemusic(clk,rst_n,data_n,beep);端口列表

1

2 inputclk;

3 inputrst_n;

4 input[7:0]data_n;//輸入的鍵值

5 outputregbeep;//蜂鳴器

6

7 reg[10:0]music_data;

8 wire[10:0]data;

9

10 always@(posedgeclk)

11 if(!rst_n)

12 begin

13 music_data <=0;

14 end

15 else

16 case(data_n)

17 1 : music_data <=478;//蜂鳴器的高音1

18 2 : music_data <=425; //蜂鳴器的高音2

19 3 : music_data <=379; //蜂鳴器的高音3

20 4 : music_data <=358;//蜂鳴器的高音4

21

22 5 : music_data <=319; //蜂鳴器的高音5

23 6 : music_data <=284; //蜂鳴器的高音6

24 7 : music_data <=253; //蜂鳴器的高音7

25 default:music_data <=0;

26 endcase

27

28

29 reg[20:0]count,cnt;

30

31 always@(posedgeclk)

32 if(!rst_n &&!data_n)

33 begin

34 count <=0;

35 end

36 else

37 if(count <250_000-1)

38 begin

39 count <=count +1;

40 end

41 else

42 begin

43 count <=0;

44 end

45

46 //計(jì)數(shù)0.25S的時(shí)間

47 assigndata =(count ==250_000-1)?music_data :data;

48

49 always@(posedgeclk)

50 if(!rst_n)

51 begin

52 cnt <=1;

53 beep <=0;

54 end

55 else

56 if(data ==0)//控制蜂鳴器不響

57 begin

58 cnt <=1;

59 beep <=0;

60 end

61 elseif(cnt <data)//計(jì)數(shù)對(duì)應(yīng)的頻率

62 begin

63 cnt <=cnt +1;

64 end

65 else

66 begin

67 cnt <=1;//蜂鳴器響

68 beep <=~beep;

69 end

70

71

72

73endmodule

代碼驗(yàn)證正確無(wú)誤，筆者在這邊就不過(guò)多的驗(yàn)證，大家可以自主的補(bǔ)全代碼，后續(xù)代碼會(huì)在論壇中發(fā)出來(lái)供大家參考個(gè)學(xué)習(xí)。