Abstract

在DE2上用FSM實(shí)現(xiàn)汽車尾燈控制電路。

Introduction

使用環(huán)境：Quartus II 9.1 web edition + DE2

假設(shè)汽車尾部左右兩側(cè)各有3個(gè)指示燈，要求設(shè)計(jì)一個(gè)電路實(shí)現(xiàn)如下功能：

1. 汽車正常行駛時(shí)，尾部?jī)蓚?cè)的6個(gè)燈全滅；

2. 剎車時(shí)，尾部?jī)蓚?cè)的燈全亮，即緊急狀態(tài)；

3. 右轉(zhuǎn)彎時(shí)，右側(cè)3個(gè)燈按向右的順序循環(huán)點(diǎn)亮，每次只有一個(gè)燈亮，左側(cè)燈全滅；

4. 左轉(zhuǎn)彎時(shí)，左側(cè)3個(gè)燈按向左的順序循環(huán)點(diǎn)亮，每次只有一個(gè)燈亮，右側(cè)燈全滅；

5. 右轉(zhuǎn)彎剎車時(shí)，右側(cè)的3個(gè)燈順序循環(huán)點(diǎn)亮，左側(cè)的燈全亮；左轉(zhuǎn)彎剎車時(shí)，左側(cè)的3個(gè)燈順序循環(huán)點(diǎn)亮，右側(cè)的燈全亮；

6. 倒車時(shí)，尾部?jī)蓚?cè)的6個(gè)燈不停的按一定頻率閃爍。

假設(shè)電路的輸入鐘信號(hào)為cp，cp的頻率等于汽車尾燈所要求的閃爍頻率。Specification

State diagram

1. 輸出狀態(tài)表

2. 狀態(tài)圖如圖 1 汽車尾燈狀態(tài)圖

圖 1 汽車尾燈狀態(tài)圖

完成狀態(tài)圖后，這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就完成一大部分，剩下的工作就是用HDL描述電路，仿真、下載、驗(yàn)證功能。

完整代碼

/*

（C） yf.x 2010 http://halflife.cnblogs.com/

Filename ： part1.v

Compiler ： Quartus II 9.1 Web Edition

Description ： Demo how to use Switch and led

Release ： 03/23/2010 1.0

*/

taillight.v

指定

Conclusion

整個(gè)設(shè)計(jì)最具創(chuàng)意也是最難的部分就是設(shè)計(jì)狀態(tài)圖，在狀態(tài)轉(zhuǎn)移描述的部分，我采用了獨(dú)熱碼（one-hot code）同時(shí)在狀態(tài)編碼的后6位包含輸出狀態(tài)，這樣做的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)化了譯碼電路，同時(shí)避免毛刺。因?yàn)獒槍?duì)DE2上的fpga設(shè)計(jì)，所以相對(duì)占用觸發(fā)器的資源比其他編碼方式要多。但fpga的優(yōu)點(diǎn)就是觸發(fā)器資源多。J

目前驗(yàn)證已知存在的問(wèn)題，汽車尾燈作為一個(gè)經(jīng)典的課設(shè)，在John.F wakerly的《數(shù)字設(shè)計(jì)—原理與實(shí)踐》的第7章有詳細(xì)的描述，但不包括第5條（轉(zhuǎn)彎時(shí)剎車），所以設(shè)計(jì)狀態(tài)圖，還是不確定足夠完美。在DE2上驗(yàn)證時(shí)，轉(zhuǎn)彎時(shí)剎車必須先轉(zhuǎn)彎（激活轉(zhuǎn)彎的信號(hào)）再剎車才會(huì)正常顯示上述輸出狀態(tài)表的狀態(tài)。當(dāng)然這也是剎車的優(yōu)先級(jí)最高決定的，還沒(méi)發(fā)現(xiàn)大問(wèn)題，但總覺(jué)得不夠完美，希望有興趣的同好，能測(cè)試一下，看如何改進(jìn)。

Reference

1. John，F(xiàn)， Wakerly 《數(shù)字設(shè)計(jì)原理與實(shí)踐（4th）》 機(jī)工

2. 羅杰 《Verilog HDL與數(shù)字ASIC設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 華科