大俠好，歡迎來到FPGA技術江湖。本系列將帶來FPGA的系統(tǒng)性學習，從最基本的數字電路基礎開始，最詳細操作步驟，最直白的言語描述，手把手的“傻瓜式”講解，讓電子、信息、通信類專業(yè)學生、初入職場小白及打算進階提升的職業(yè)開發(fā)者都可以有系統(tǒng)性學習的機會。

系統(tǒng)性的掌握技術開發(fā)以及相關要求，對個人就業(yè)以及職業(yè)發(fā)展都有著潛在的幫助，希望對大家有所幫助。本次帶來Vivado系列，本篇為FPGA零基礎學習之Vivado-LED流水燈實驗。話不多說，上貨。

Vivado-LED流水燈實驗

作者：李西銳校對：陸輝

流水燈是大多數學習者接觸到的第一個實驗，也是非常經典的一個實驗，在此，我們一起學習一下流水燈。

LED，又名發(fā)光二極管。LED燈工作電流很?。ㄓ械膬H零點幾毫安即可發(fā)光），抗沖擊和抗震性能好，可靠性高，壽命長。由于這些優(yōu)點，LED燈被廣泛用在儀器儀表中作指示燈、液晶屏背光源等諸多領域。

發(fā)光二極管與普通二極管一樣具有單向導電性。給它加上陽極正向電壓后，通過5mA左右的電流就可以使二極管發(fā)光。通過二極管的電流越大，發(fā)出的光亮度越強。不過我們一般將電流限定在3~20mA之間，否則電流過大就會燒壞二極管。

在我們的開發(fā)板上有四個LED，設計邏輯為：FPGA 輸出高電平時，LED 點亮；FPGA 輸出低電平時，LED 熄滅。

本次設計框架如上圖。

管腳說明：

設計代碼如下：

parameter 可以定義一個參數（默認是32 位）。在寫代碼時，對于某些數字，設計者經常利用定義參數的方式進行編寫，方便修改，也方便閱讀。

其中計數器，需要計數到1s所需的次數，時間到了之后，LED燈切換點亮。按照此規(guī)則，實現(xiàn)LED的循環(huán)點亮。

在verilog 中，“{}”（ 大括號）的第一個特殊作用為位拼接。{a，b}相當于將a 和b 拼接為一個整體，并且是高位為a，低位為b。當led 輸出為4’b0001 時，第一個led 點亮；經過1 秒鐘，輸出4’b0010 時，第二個led 點亮；經過1 秒鐘，輸出4’b0100 時，第三個led 點亮；經過1 秒鐘，輸出4’b1000 時，第四個led 點亮；經過1 秒鐘，輸出4’b0001 時，第一個led 點亮······按照上述的過程周而復始，就形成了流水燈。

不難發(fā)現(xiàn)，led 的輸出，一直為3 個0,1 個1。并且1 的位置每1 秒鐘移動一次，從頭到尾，然后又到頭。這種現(xiàn)象可以利用移位的思想進行實現(xiàn)。即：led[3]<=led[2]; led[2]<=led[1];led[1]<=led[0]; led[0]<=led[3];如果將被賦值的組成一個整體，那就是led，賦值的組成一個整體就是{led[2:0], led[3]}。

仿真代碼：

$stop 是一個系統(tǒng)任務，功能為將仿真工具的仿真停止。運行分析綜合后，打開RTL 仿真。

點擊Run Simulation，打開仿真器。可以看到如圖所示波形。

由于我們設計的流水燈是每1 秒鐘流動一個，在上述的仿真中，led 數值是不會變化的。如果仿真幾秒鐘的話，仿真的時間會比較長。在此不建議仿真幾秒鐘的時長，有可能會導致電腦卡住。

仿真時，可以將t 的值，改成一個較小值。例如：10。然后在此編譯仿真。改的時候我們可以在仿真文件中加入一句話：

修改后我們重新運行仿真工具，可以看到如圖所示波形：

這樣我們可以清楚的看到輸出變化的過程。另外，我們這樣做還有一個省事的地方，就是我們下板不需要再修改t的參數。

接下來我們分配引腳，生成下板文件。

分配好之后，點擊Generate Bitstream。

生成完成之后，點擊open Hardware Manager。下板即可。

審核編輯：湯梓紅