FPGA:频闪灯设计

1、需求

若在FPGA上实现LED灯一秒闪烁一次，先进行计算，1秒闪烁一次，即周期为1秒，开发板XC7A35TFFG-2的基本时钟输入由板载 50MHz 有源晶振提供，即频率为f = 50MHz 。
则一个周期为$T=\frac{1}{f}=\frac{1}{50MHz}=20ns$
将一秒钟一分为二，即前0.5秒灯灭，后0.5秒灯亮。即亮和灭的周期数为
$0.5\times 10^9÷20=25000000T$。假设时钟从0开始，设置一个计数器，如果我们想设计$n$个时钟周期长度的计数器，一般计数到$n-1$即可。
例如设置一个计数为$4$个时钟周期的计数器，时钟从$1$开始，则计数器到$3$即可，执行顺序如下$0-1-2-3-1$.

2、设计定义

该实验有两个输入(复位信号和时钟信号)，一个输出(led灯亮灭情况)，复位信号低电平有效，时钟是上升沿触发。当复位信号来临时，led灯灭，计数器归0，当计数到24999999时，led灯翻转(即状态和原来相反)，计数器归0。

3、编写代码

(1)创建工程，命名为led_flash_test，编写设计文件，其对应的verilog代码如下：

// 让led灯每秒闪烁一次  时序电路设计 module led_flash_test( 	clk,reset_n,led  //信号声明 ); input clk; input reset_n; output reg led;  // 在always模块赋值的语句，设为reg型 reg [24:0] counter; // 时钟计数单元 always @(posedge clk or negedge reset_n) if (!reset_n) 	counter<=1'd0; else if(counter == 24999999) 	counter<=1'd0; else 	counter<=counter+1'd1; always @(posedge clk or negedge reset_n) if(!reset_n) 	led <= 0; else if(counter == 24999999) 	led <= !led; endmodule 

编写测试文件，命名为led_flash_test_tb，其对应的verilog代码如下：

`timescale 1ns/1ps module led_flash_test_tb(); reg clk; reg reset_n; wire led; led_flash_test led_flash_test_inst0( 	.clk(clk), 	.reset_n(reset_n), 	.led(led) ); initial clk=1; always #10 clk = !clk;  # 每10ns翻转一次 initial begin 	reset_n=0; 	#201;   # 避免和时钟上升沿重合 	reset_n=1; 	#1000000000; end endmodule 

4、仿真&板级调试

点击run simulation，即可查看仿真结果，如下所示

接下来进行引脚分配，根据开发手册提供的引脚分配表，

将Y18分配给clk，M22(led0)分配给led，F15(按键S0)分配给reset_n，按下表示低电平，进行复位。具体设置如下：

生成比特流文件并写入开发板，效果如下：
一秒闪烁一次

按下复位按钮，灯灭。