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--- 点亮led灯 [2016/07/13 03:06]
gongyu
+++ 点亮led灯 [2016/08/03 19:34] (当前版本)
zhijun
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 正如C程序初学者尝试的第一个程序是写一个“hello World”一样，FPGA初学者的第一个程序一般都为“心跳（heart beat）灯”，也就是通过系统的时钟进行分频，产生周期性的低频信号（高、低电平交替变化驱动LED），控制LED灯的点亮和熄灭。
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 ===硬件平台:===
 我们以[[STEP-MXO2第一代]]为例，对于其它平台只需要注意其时钟的频率以及管脚的分配。
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 ===设计要求:===
   - 初步了解数字设计的基本思想和开发流程
-  - 熟悉Diamond软件和仿真软件的使用方法及流程
+  - 熟悉[[Lattice Diamond的使用|Diamond软件]]和仿真软件的使用方法及流程
   - 控制LED闪烁，闪烁周期为1秒
   - 了解FPGA时钟的使用
   - 了解时钟分频的工作原理
+\\
+------
 ===工作原理:===
 按照设计要求，控制LED闪烁的周期为1秒，则LED灯需要点亮0.5s，然后熄灭0.5s，然后点亮0.5s，然后熄灭0.5s，循环执行。
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 通过上面的分析，我们发现LED的控制信号就是一个周期为1s，占空比为50%的信号，我们可以定义一个寄存器和一个计数器，计数器负责计数满0.5s时寄存器翻转，实现对LED的闪烁控制。
-小脚丫开发板晶振为25MHz，0.5s对应晶振12500000个周期的时间，所以计数器对晶振信号计数，当计12500000个数时，控制寄存器翻转。
+开发板上晶振为25MHz，0.5s对应晶振12500000个周期的时间，所以计数器对晶振信号计数，当计12500000个数时，控制寄存器翻转。
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 ===硬件连接:===
 LED也叫发光二极管，可以把电能转化成光能，因为是二极管的一种，由一个PN接组成，具有单向导电性。它的正向伏安特性曲线很陡，使用时必须串联限流电阻以控制通过二极管的电流，LED的亮度与电流有关，一般LED能够承受的最大电流为20mA（具体需要看使用的LED的参数），本设计使用的限流电阻为1K。下图为LED的硬件电路：
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 ^ LED模块   |LED1   |
 ^ FPGA管脚  |A3    |
+^
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 ===代码设计:===
 ==设计文件:==
+模块框图如下：
 {{ :blink.jpg |Blink}}
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 然后使用计数器计数触发寄存器信号不断翻转，如下：
+<code verilog>
-{{:计数及翻转.jpg|计数器计数触发寄存器翻转}}
+reg [23:0] cnt;
+reg        clk_div;
+always@(posedge clk_in or negedge rst_n_in) begin
+	if(!rst_n_in) begin
+		cnt <= 24'd0;
+		clk_div <= 1;
+	end else begin
+		if(cnt>=CNT_NUM-1) begin
+			cnt <= 24'd0;
+			clk_div <= ~clk_div;
+		end else cnt <= cnt + 1;
+	end
+end
+</code>
+\\
 ==测试文件:==
@@ 行 51: / 行 67: @@
 对于测试文件，我们需要提供被测模块（Blink）需要的时钟（sys_clk）及复位（sys_rst_n），如下：
+<code verilog>
-{{:产生激励信号.jpg|产生激励信号}}
+reg sys_clk;
+initial
+	sys_clk = 1'b0;
+always
+	sys_clk = #(CLK_PERIOD/2) ~sys_clk;
+reg sys_rst_n;  //active low
+initial
+	begin
+		sys_rst_n = 1'b0;
+		#100;
+		sys_rst_n = 1'b1;
+	end
+</code>
+\\
 然后调用被测模块（Blink），注意模块调用时参数的重定义及端口的传递，为了方便仿真，减少仿真时间，我们将设计文件中的计数终值参数（CNT_NUM）在测试文件中重新赋值为10，这样我们在仿真时计数器的计数范围应该为0~9。
 模块调用方法如下：
+<code verilog>
-{{:模块调用参数及端口传递.jpg|模块调用参数及端口传递}}
+blink #(.CNT_NUM(10)) blink_uut(
+                               .clk_in   (sys_clk),
+                               .rst_n_in (sys_rst_n),
+                               .led_out  (led_out)
+                               );
+</code>
+\\
 引脚分配如下：
@@ 行 65: / 行 99: @@
 ^ FPGA管脚 | C1     | B1        | A3        |
-==仿真结果:==
+------
+===仿真结果:===
 {{:仿真结果.jpg|仿真结果}}
-==资源报告:==
+------
+===资源报告:===
 ^ 资源 | 数量  | 比例  | 说明  |
@@ 行 77: / 行 113: @@
 ^ 时钟频率 | 25MHz |   |    |
-== 学习的知识点: ==
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+=== 学习的知识点: ===
   * LED闪烁原理
   * FPGA时钟的使用
   * 时钟分频
-== 参考阅读: ==
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+=== 参考阅读: ===
   * {{:machxo2familydatasheet.pdf|Lattice MachXO2数据手册}}
-== 相关设计文档: ==
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+=== 相关设计文档: ===
 ^ **文件名称**  | **功能** |
 ^ **[[Blink]].v** | **LED闪烁** |
 ^ **[[Blink_test]].v** | **测试文件** |
+------
 === 扩展实验: ===
 XO2 FPGA自带时钟发生器，但其精度较低（5%），对于基本的功能性的实验是够了的，但对于高精度要求的应用，其芯片内部振荡器产生的时钟就无法满足要求，因此在我们的小脚丫开发板上还连接了外部晶振产生的25MHz的时钟信号，在上述的实验中我们采用了25MHz的时钟信号来产生LED的交替控制信号，用户可以尝试采用内部的时钟产生所需要的LED控制信号。