- FPGA1位闪烁灯设计[1241003385]

我们再分析一下功能需求，LED灯的变化规律是暗1秒，亮N秒，其中N的变化是：1，2，3，---，9秒，然后再次循环。从现象转化成信号，其实就是信号led=1持续1秒，然后led=0持续N秒，其中N的变化是：1，2，3，---，9秒。波形示意图如下：

上图就是led信号的变化波形图。在第1次时，led=1并持续1秒，然后led=0并持续1秒，共2秒时间；在第2次时，led=1并持续1秒，然后led=0并持续2秒，共3秒时间；以此类推，第9次时，led=1并持续1秒，然后led=0并持续9秒，共10秒时间。然后又再次重复。

由波形图可知，我们需要1个计数器用来计算时间，如2秒、3秒等。本工程的工作时钟是50MHz，即周期为20ns，计数器计数到2_000_000_000/20=100_000_000个，我们就能知道2秒时间到了。以此类推，在第2次时，数到150_000_000个，就知道了3秒时间到。第9次时，数到500_000_000个，就表示10秒时间到。另外，由于该计数器是不停地计数，永远不停止的，可以认为加1条件一直有效，可写成：assignadd_cnt==1。综上所述，结合变量法，该计数器的代码如下。

其中x表示该计数器cnt0要数的个数。该值如何定义，后面再思考。

再次观察波形图，我们发现有第1次，第2次直到第9次的字，说明这还需要另外一个计数器来表示第几次。该计数器表示次数，自然是一次完成了就加1，因为加1条件可为end_cnt0。该计数器一共要数9次。所以代码为：

有了两个计数器，我们来思考输出信号led的变化。概括起来，led有两种变化点：变0和变1。变0的原因都是计数到1秒时间，也就是cnt0数到1_000_000_000/20=50_000_000个时，led变0。变1的原因，都是计数时间到了，即end_cnt0。所以led信号的代码如下：

最后我们再来思考变量x，我们在讨论计数器cnt0的时候，曾经说过“计数器计数到2_000_000_000/20=100_000_000个，我们就能知道2秒时间到了。以类类推，在第2次时，数到150_000_000个，就知道了3秒时间到。第9次时，数到500_000_000个，就表示10秒时间到。”可以看到，cnt0要数多少个是跟第几次有关系的。第1次，数100_000_000个，第2次数150_000_000个。也就是与cnt1有关。因此x的代码如下：

此次，主体程序已经完成。接下来是将module补充完整。

将module的名称定义为my_led。并且我们已经知道该模块有三个信号：clk、rst_n和led。为此，代码如下：

其中clk、rst_n是输入信号，led是输出信号，并且三个信号都是1比特的，根据这些信息，我们补充输入输出端口定义。代码如下：

接下来定义信号类型。

cnt0是用always产生的信号，因此类型为reg。cnt0计数的最大值为500_000_000，需要用29根线表示，即位宽是29位。因此代码如下：

add_cnt0和end_cnt0都是用assign方式设计的，因此类型为wire。并且其值是0或者1，1个线表示即可。因此代码如下：

cnt1是用always产生的信号，因此类型为reg。cnt1计数的最大值为8，需要用4根线表示，即位宽是4位。因此代码如下：

add_cnt1和end_cnt1都是用assign方式设计的，因此类型为wire。并且其值是0或者1，1根线表示即可。因此代码如下：

led是用always方式设计的，因此类型为reg。并且其值是0或者1，1根线表示即可。因此代码如下：

x是用always方式设计的，因此类型为reg。并且其值是最大是500_000_000，需要29根线表示即可。因此代码如下：

至此，整个代码的设计工作已经完成。下一步是新建工程和上板查看现象。