硬件描述语言和FPGA的具体关系

作者：ALINX

适用于板卡型号：
AXU2CGA/AXU2CGB/AXU3EG/AXU4EV-E/AXU4EV-P/AXU5EV-E/AXU5EV-P /AXU9EG/AXU15EG

实验Vivado工程为“key_test”。

按键是FPGA设计当中最常用也是最简单的外设，本章通过按键检测实验，检测开发板的按键功能是否正常，并了解硬件描述语言和FPGA的具体关系，学习Vivado RTL ANALYSIS的使用。

1.按键硬件电路

开发板按键部分电路

从图中可以看到，电路的按键松开时是高电平，按下时是低电平。

开发板LED部分电路

而LED部分，高电平灭，低电平亮

2. 程序设计
这个程序没有设计的很复杂，通过简单的硬件描述语言看透硬件描述语言和FPGA硬件的联系。首先我们将按键输入经过一个非门后再经过2组D触发器。经过D触发器的信号，会在D触发器时钟输入的上升沿锁存然后再送到输出。

在进行硬件描述语言编码之前，我们已经把硬件构建完成，这是一个正常的开发流程。有了硬件设计思路无论是通过画图还是通过Verilog HDL、VHDL都能完成设计，根据设计的复杂程序和对某种语言的熟悉程序来选择工具。

3. 创建Vivado工程
3.1 首先建立按键的测试工程，添加verilog测试代码，完成编译分配管脚等流程。

`timescale1ns/1ps
module key_test
(
input clk,//system clock 25Mhz on board
input[3:0] key,//input four key signal,when the keydown,the value is 0
output[3:0] led //LED display ,when the siganl low,LED lighten
);

reg[3:0] led_r;//define the first stage register , generate four D Flip-flop
reg[3:0] led_r1;//define the second stage register ,generate four D Flip-flop
always@(posedge clk)
begin
led_r <= key;//first stage latched data
end

always@(posedge clk)
begin
led_r1 <= led_r;//second stage latched data
end

assign led = led_r1;

endmodule<

3.2 我们可以使用RTL ANALYSIS工具查看设计

3.3 分析RTL图，可以看出两级D触发器，和预期设计一致。

4. 板上验证
Bit文件下载到开发板以后，开发板上的"PL LED"处于亮状态，按键“PL KEY1”按下“PL LED1”灭。

审核编辑：何安