關(guān)鍵詞： FPGA , LED

　　在之前更新的目錄里面，并沒(méi)有安排這個(gè)實(shí)驗(yàn)，第一個(gè)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該是獨(dú)立按鍵的檢測(cè)與消抖?？墒?，當(dāng)小梅哥來(lái)做按鍵消抖的實(shí)驗(yàn)時(shí)，才發(fā)現(xiàn)沒(méi)有做基本的輸出設(shè)備，因此按鍵檢測(cè)的結(jié)果無(wú)法直觀的展示出來(lái)。也算是為后續(xù)實(shí)驗(yàn)做鋪墊吧，第一個(gè)實(shí)驗(yàn)就安排成了點(diǎn)亮LED燈。
　　一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br /> 　　實(shí)現(xiàn)4個(gè)LED燈的亮滅控制
　　二、 實(shí)驗(yàn)原理
　　LED燈的典型電路如下2-1所示，我們控制led燈的亮滅，實(shí)質(zhì)就是去控制FPGA的IO輸給LED負(fù)極一個(gè)低電平或者高電平。從圖中可知，我們給對(duì)應(yīng)的led負(fù)極上一個(gè)低電平，就會(huì)有對(duì)應(yīng)的電流通過(guò) 電阻，流過(guò)led燈，于是LED燈就會(huì)被點(diǎn)亮;當(dāng)給led負(fù)極一個(gè)高電平時(shí)，led兩端電壓相等，因此沒(méi)有電流流過(guò)，led則呈熄滅狀態(tài)。
　　

　　圖2-1 led燈典型電路
　　三、 硬件設(shè)計(jì)
　　本實(shí)驗(yàn)的硬件電路即如圖2-1所示，讀者一看即懂，因此本節(jié)內(nèi)容略。
　　四、 架構(gòu)設(shè)計(jì)
　　雖然本實(shí)驗(yàn)只是一個(gè)簡(jiǎn)單的點(diǎn)亮led燈實(shí)驗(yàn)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)代碼不過(guò)四五行，但是為了遵循小梅哥一直喜歡的那種模塊化的設(shè)計(jì)理念，因此本設(shè)計(jì)還是將led的驅(qū)動(dòng)做成子模塊的形式。
　　本實(shí)驗(yàn)由兩個(gè)模塊組成，分別為led驅(qū)動(dòng)模塊和頂層例化模塊，可能看過(guò)其它開(kāi)發(fā)板資料的同學(xué)會(huì)覺(jué)得這樣反而增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度，但是，小梅哥如此設(shè)計(jì)必定有我的道理，圖4-1為本實(shí)驗(yàn)的模塊組織結(jié)構(gòu)
　　

　　圖4-1 led實(shí)驗(yàn)?zāi)K組織結(jié)構(gòu)圖
　　由圖可知本實(shí)驗(yàn)僅有n個(gè)輸出端口，對(duì)應(yīng)了n個(gè)led燈(為了代碼的可移植性，這里并沒(méi)有將led的個(gè)數(shù)限定死，而是采用了參數(shù)化的設(shè)計(jì)，因此，在實(shí)際使用過(guò)程中，就可根據(jù)實(shí)際不同的需要，自由的調(diào)整led的個(gè)數(shù))。在modelsim仿真過(guò)程中，所有信號(hào)必須要有復(fù)位初始值，因此復(fù)位信號(hào)(Rst_n)必不可少?？赡茏x者這里會(huì)發(fā)現(xiàn)，與我昨天所寫的端口命名規(guī)范有出入。如果按照我所出的規(guī)范中來(lái)命名的話，則應(yīng)該將復(fù)位信號(hào)命名為Global_Rst，對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，暫時(shí)小梅哥不做深入解說(shuō)，其實(shí)嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)，這里的這個(gè)Rst_n應(yīng)該只能算是一個(gè)內(nèi)部信號(hào)，該信號(hào)在實(shí)際工程應(yīng)用中往往由鎖相環(huán)產(chǎn)生。這里因?yàn)闉榱伺浜戏抡?，因此該信?hào)就暫時(shí)被引出來(lái)，做了全局復(fù)位信號(hào)。詳細(xì)的關(guān)于全局復(fù)位與內(nèi)部復(fù)位信號(hào)的處理，小梅哥在后面涉及到鎖相環(huán)的使用的實(shí)驗(yàn)中會(huì)詳細(xì)解說(shuō)。

　　表4-1 led實(shí)驗(yàn)端口說(shuō)明
　　五、 代碼組織方式
　　本實(shí)驗(yàn)中，每個(gè)模塊也就四五行的代碼，因此談不上代碼組織方式，因此本節(jié)從略。
　　六、 關(guān)鍵代碼解讀
　　以下是代碼片段：
　　module LED_Driver #(parameter Width = 1)/*定義位寬參數(shù)*/
　　(Rst_n,Sig,Led);/*定義模塊端口*/
　　input Rst_n;
　　input [Width-1:0] Sig;
　　output [Width-1:0] Led;
　　assign Led = (Rst_n)?Sig:{Width{1'b1}};/*復(fù)位輸出全1，否則按照Sig的值輸出*/
　　endmodule
　　以上為L(zhǎng)ED驅(qū)動(dòng)模塊的代碼，第1行定義了一個(gè)參數(shù)“Width”，即位寬，因此在例化(調(diào)用)此模塊時(shí)，根據(jù)實(shí)際需要給Width賦予不同的值，則可實(shí)現(xiàn)不同的LED位寬的設(shè)置。第4至7行為輸入輸出端口定義，具體信號(hào)含義見(jiàn)表4-1。第9行為L(zhǎng)ED輸出賦值語(yǔ)句，有關(guān)該代碼的含義，請(qǐng)讀者自行閱讀夏宇聞老師的《Verilog數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)教程》一書。小梅哥精力和時(shí)間實(shí)在太有限，沒(méi)辦法一一幫大家補(bǔ)充Verilog的知識(shí)，望見(jiàn)諒?？傊?，該語(yǔ)句實(shí)現(xiàn)了當(dāng)復(fù)位信號(hào)為低電平時(shí)(系統(tǒng)處于復(fù)位狀態(tài))，所有LED全部熄滅;當(dāng)復(fù)位信號(hào)為高電平(系統(tǒng)正常工作)時(shí)，led輸出對(duì)應(yīng)的Sig信號(hào)各位的狀態(tài)。
　　以下是代碼片段：
　　module LED_TOP(Rst_n,Led);
　　input Rst_n;
　　output [3:0] Led;
　　LED_Driver
　　#( /*參數(shù)例化*/
　　.Width (4)
　　)
　　LED_Driver_inst(/*端口例化*/
　　.Rst_n(Rst_n),
　　.Sig(4'b1001),/*OFF ON ON OFF*/
　　.Led(Led)
　　);
　　endmodule
　　以上為L(zhǎng)ED實(shí)驗(yàn)的頂層模塊，其中將位寬參數(shù)例化為了4，即4個(gè)LED。因?yàn)闆](méi)有其他模塊提供Sig信號(hào)，因此直接將該信號(hào)賦值為4’b1001。則如果下載到實(shí)驗(yàn)板上，會(huì)看到4個(gè)led燈分別處于“滅 亮 亮 滅”的狀態(tài)。