《FPGA入门系列实验教程——流水灯》.pdf

艾米电子工作室—让开发变得更简单 FPGA 入门系列实验教程——LED 流水灯 1. 实验任务 让实验板上的8 个LED 实现流水灯的功能。通过这个实验，进一步掌握采用 计数与判断的方式来实现分频的Verilog HDL 的编程方法以及移位运算符的 使用。 2. 实验环境 硬件实验环境为艾米电子工作室型号EP2C8Q208C8 增强版开发套件。 软件实验环境为Quartus II 8.1 开发软件。 3. 实验原理 流水灯，顾名思义就是让LED 象水一样的点亮。如果把流水做慢动作播放， 可以想象到其实就是移动，即：把水块不断地向同一方向移动，而原来的水块保 持不动，就形成了流水。同样，如果使得最左边的灯先亮；然后，通过移位，在 其右侧的灯，由左向右依次点亮，而已经亮的灯又不灭，便形成了向右的流水灯。 初始状态时，8 个灯都不亮。每来一个时钟脉冲CLK，计数器就加1。每当判断 出计数器中的数值达时，就会点亮一个灯，并进行移位。FPGA 输出 的数据就应该首先是，隔 1 秒钟变成…一直变化到 这样，依次点亮所有的灯，就形成了流水灯。而当8 个灯都点亮时， 需要一个操作使得所有的灯恢复为初始状态，即：灯都不亮。然后，再一次流水 即可。如果是右移位，就出现向右流水的现象；反之，向左流水。 4. 实验程序 module ledwater(clk,led); // 模块名及端口参数 output [7:0] led; // 输出端口定义 input clk; // 输入端口定义，50M 时钟 reg[8:0] led_out; // 变量led_out 定义为寄存器型 reg[8:0] led_out1; // 变量led_out 1 定义为寄存器型 reg[25:0]buffer; // 中间变量buffer 定义为寄存器型 always@(posedge clk) begin buffer=buffer+1; if (buffer==26 // 判别buffer 数值时，做输出处理 begin led_out=led_out1; // led 向左移位，空闲位自动添0 补位 if(led_out==9b000000000) led_out=9b111111111; 艾米电子工作室—让开发变得更简单 led_out1=~led_out; //取反输出 end end assign led=led_out1[7:0]; endmodule 5. 实验步骤 （1）建立新工程项目： 打开 Quartus II 软件，进入集成开发环境，点击 File→New project wizard建立一个工程项目ledwater 。 （2 ）建立文本编辑文件： 点击File→New 在该项目下新建Verilog HDL 源程序文件ledwater.v， 输入试验程序中的源程序代码保存后选择工具栏中的 按钮启动编 译，若在编译中发现错误，则找出并更正错误，直到编译成功为止。 （3 ）选择器件型号及引脚的其他设置： 选择所用的FPGA 器件→EP2C8Q208C8 ，以及进行一些配置。选择配 置器件EPCS4 ，设置不需要使用的IO 功能为As inputs ，tri-stated 。点击 两次ok，回到主界面。 （4 ）配置FPGA 引脚： 在Quartus II 软件主页面下，选择Assignments→Pins 或选择工具栏上 按钮，配置led[0]led[7]以及clk 的引脚。 上述配置引脚的方法适合引脚比较少的项目，对于引脚比较多的工程项 目，分配起来就比较麻烦了，下面介绍一种方便快捷的引脚分配方法。 a. 首先建