紫光同创FPGA教程：呼吸灯——盘古系列PGX-Nano开发板实验例程

PGX-Nano是一套以紫光同创FPGA为核心的开发板，选用紫光同创Logos2系列28nm工艺的PG2L50H_MBG324。板卡集成下载器芯片，便利用户的使用。板卡搭载一颗容量为2MB的SRAM用于数据缓存、DAC用于模拟信号测试验证、esp32模组进行WIFI和蓝牙透传；预留丰富的扩展IO用于用户验证、测试外接模块电路功能，一组串口进行串行通信；同时为用户提供基础的硬件电路资源，如Led 灯、按键、拨码开关等。小编将为大家陆续推出PGX-Nano开发板的实验教程，本期介绍呼吸灯的使用。在过去使用手机时，常常看到呼吸灯的身影，它缓慢的从亮到灭、从灭到亮，像人的呼吸一样，用于提醒用户有信息或者其他情况，虽然随着科技的发展，呼吸灯逐渐淡出大众的视野，但不可否定的是，它便携的表达信号的方式仍被许多人怀念。

1实验目的

使用FPGA开发板完成LED灯-呼吸灯实验



2实验原理

呼吸灯是一个缓慢地从灭到亮、从亮到灭周而复始的过程，我们可以使用FPGA开发板的LED灯实验这一过程，涉及到的原理为脉冲宽度调制（PWM），人眼视觉暂留特性。

占空比是指脉冲信号在一个周期内维持高电平的时间与周期的比值。

脉冲宽度调制即调整脉冲占空比的比值，占空比越大，脉冲对应电压也就越大。 根据开发板原理图知高电平时LED 灯亮，低电平LED 灯灭。在使用PWM信号对LED灯进行亮灭控制时，信号占空比越大，对应电压越大，LED灯越亮，信号占空比越小，LED灯越暗，因此LED灯从暗到亮的过程，是LED灯控制信号占空比越来越大的过程，LED灯从亮到暗的过程，是LED灯控制信号占空比越来越小的过程。值得注意的是若PWM信号频率太小，人眼可以观察到LED灯的亮灭，会观察到闪烁感，因此需要调整信号的频率，已知由于视觉暂留特性，人眼帧率为24 帧/s，因此PWM信号的频率需要大于 24Hz。我们选取PWM信号频率为100Hz，在1S内，占空比逐渐增加，1S内占空比逐渐减小，就可以实现呼吸灯了。

3实验源码

4实验现象

观察到LED0似呼吸般平滑的由暗到亮，又由亮到暗。