《FPGA学习》-＞流水灯设计

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用verilog HDL语言设计一个FPGA的流水灯程序，要求时序满足下图所示，自定义流水间隔。

设计先确定好流水间隔，我这里设置为500ms，换算成时钟周期公式为 （流转间隔时间/1S）*50MHz，单位为ns，那500ms的流转间隔得到的时钟周期为(500000/1000000000)*50000000 = 25000000(ns) 。

module waterfall_light                //模块开始，定义名称为waterfall_light
#( 
    parameter    CNT_MAX = 25'd24_999_999  //定义全局变量，时间周期为500ms      (500000/1000000000)*50000000 = 25000000(ns)  
)
(
    input    wire    sys_clk   ,      //定义sys_clk为输入模式   (时钟)
    input    wire    sys_rst_n ,      //定义sys_rst_n为输入模式 (复位)
                
    output  reg[3:0]led_out          //定义led_out为寄存器类型的输出模式
);            
                
    reg  [24:0] cnt            ;        //定义cnt为25位宽的寄存器类型
    
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)
    begin  
        if(sys_rst_n == 1'b0)      //复位信号到来
            begin  
                cnt <= 25'd0;      //使cnt清零
            end
        else    if(cnt == CNT_MAX) //cnt计数到最大值
            begin  
                cnt <= 25'd0;      //使cnt清零
            end
        else  
            begin
                cnt <= cnt + 25'd1;//时钟信号到来，cnt的值+1
            end
    end
    
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)
    begin 
        if(sys_rst_n == 1'b0)         //复位信号到来
            begin
                led_out <= 4'b1110; //使led_out的值改为4'b1110
            end
        else    if(cnt == CNT_MAX)    //cnt计数到最大值
            begin
                led_out <= {led_out[2:0],led_out[3]}; //1110 -> 1101 -> 1011 -> 0111 -> 1110
                                                       // a = 10; b = 01;  {a,b}= 1001
            end
        else
            begin
                led_out <= led_out; //led_out保持不变
            end
    end

endmodule    //模块结束

运行后的仿真波形如下：

从图中可以看出，运行后的仿真波形与设计需求保持一致，任务完成。仿真文件代码如下：

`timescale 1ns/1ns               //时间尺度预编译指令      时间单位/时间精度
                               
module tb_waterfall_light();     //定义模块名称为tb_waterfall_light
reg                sys_clk    ;     //定义sys_clk为reg型
reg                sys_rst_n  ;     //定义sys_rst_n为reg型
                                 
wire    [3:0]    led_out    ;     //定义led_out为reg型
                                 
initial                          //初始化
    begin                        
        sys_clk   = 1'b1  ;      //使sys_clk初始化为高电平状态
        sys_rst_n = 1'b0  ;      //使sys_clk初始化为低电平状态
        #20                      //延时20ns
        sys_rst_n = 1'b1  ;      //使sys_rst_n电平拉高
    end                          
                                 
always #10 sys_clk = ~sys_clk;   //使sys_clk电平10ns电平状态反转一次
                                 
waterfall_light                  //例化对象名称
#(                               
    .CNT_MAX (25'd24)            //改变parameter定义的参数
)                                
waterfall_light_inst             //实例化名称
(                                
    .sys_clk      (sys_clk),       //使sys_clk信号端口例化为sys_clk
    .sys_rst_n    (sys_rst_n),     //使sys_rst_n信号端口例化为sys_rst_n
                                 
    .led_out      (led_out)        //使led_out信号端口例化为led_out
);                               
                                
endmodule                        //模块结束

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