【FPGA】——实现六位流水灯

一、六位流水灯

代码实现分为三阶段：

1. 复位阶段：当 rst_n 为低电平时，模块复位。计数器 cnt_1s 清零。LED 状态 led 初始化为 6'b000001（第一个 LED 亮，其余灭）。

2. 正常运行阶段：当 rst_n 为高电平时，模块开始工作：LED 状态向左循环移位一次。当计数器达到 TIME_1s - 1 时：end_cnt_1s 信号变为 1，触发 LED 状态更新。计数器清零。计数器 cnt_1s 在每个时钟上升沿加 1。

3. 循环流水灯效果：LED 状态每 1 秒更新一次，依次向左移动，形成流水灯效果。

具体代码如下：

module led (
    input  clk,        // 时钟信号
    input  rst_n,      // 复位信号（低电平有效）
    output reg[5:0] led // 6位LED输出
);

    parameter  TIME_1s = 50_000_000; // 1秒的时间常数（假设时钟频率为25MHz）

    reg    [30-1:0]    cnt_1s     ; // 30位宽的计数器
    wire   add_cnt_1s ,  end_cnt_1s ; // 计数器使能信号和结束信号

    // 计数器逻辑
    always @(posedge clk or negedge rst_n) 
        if (!rst_n)
            cnt_1s  <= 30'b0; // 复位时计数器清零
        else if (add_cnt_1s )
            if (end_cnt_1s )
                cnt_1s <=30'b0; // 计数器达到1秒时清零
            else 
                cnt_1s  <= cnt_1s  +1'd1; // 计数器加1
        else 
            cnt_1s  <= cnt_1s ; // 保持计数器值

    assign add_cnt_1s  = 1'b1; // 计数器始终使能
    assign end_cnt_1s  = add_cnt_1s  && (TIME_1s-1 == cnt_1s ); // 计数器达到1秒时结束信号为1

    // LED控制逻辑
    always @(posedge clk or negedge rst_n)
        if(!rst_n)
            led <= 6'b000001; // 复位时第一个LED亮，其余灭
        else if(end_cnt_1s)
            led <= {led[4:0], led[5]}; // 每1秒LED向左循环移位一次
        else
            led <= led; // 保持LED状态

endmodule

实现效果如下：

二、按键控制流水灯

按键按下时流水灯停止移动，再次按下时恢复移动。

1. 按键输入信号 key：按键按下时为低电平（0），松开时为高电平（1）。

2. 暂停状态寄存器 pause：用于控制流水灯的移动。当 pause 为 1 时，流水灯停止移动；当 pause 为 0 时，流水灯继续移动。

3. 按键处理逻辑：在时钟上升沿检测按键状态，如果按键按下（key 为低电平），则切换 pause 的状态。

4. LED控制逻辑：在 end_cnt_1s 为 1 且 pause 为 0 时，流水灯才会移动。

module led (
    input  clk,        // 时钟信号
    input  rst_n,      // 复位信号（低电平有效）
    input  key,        // 按键信号（按下为低电平）
    output reg[5:0] led // 6位LED输出
);

    parameter  TIME_1s = 50_000_000; // 1秒的时间常数（假设时钟频率为25MHz）

    reg    [30-1:0]    cnt_1s     ; // 30位宽的计数器
    wire   add_cnt_1s ,  end_cnt_1s ; // 计数器使能信号和结束信号
    reg    pause;                   // 暂停状态寄存器

    // 计数器逻辑
    always @(posedge clk or negedge rst_n) 
        if (!rst_n)
            cnt_1s  <= 30'b0; // 复位时计数器清零
        else if (add_cnt_1s )
            if (end_cnt_1s )
                cnt_1s <=30'b0; // 计数器达到1秒时清零
            else 
                cnt_1s  <= cnt_1s  +1'd1; // 计数器加1
        else 
            cnt_1s  <= cnt_1s ; // 保持计数器值

    assign add_cnt_1s  = 1'b1; // 计数器始终使能
    assign end_cnt_1s  = add_cnt_1s  && (TIME_1s-1 == cnt_1s ); // 计数器达到1秒时结束信号为1

    // 按键处理逻辑
    always @(posedge clk or negedge rst_n)
        if (!rst_n)
            pause <= 1'b0; // 复位时暂停状态为0（流水灯移动）
        else if (!key) // 按键按下（低电平有效）
            pause <= ~pause; // 切换暂停状态

    // LED控制逻辑
    always @(posedge clk or negedge rst_n)
        if(!rst_n)
            led <= 6'b000001; // 复位时第一个LED亮，其余灭
        else if(end_cnt_1s && !pause) // 只有在不暂停时才会移动LED
            led <= {led[4:0], led[5]}; // 每1秒LED向左循环移位一次
        else
            led <= led; // 保持LED状态

endmodule

实现效果如下：

总结

从简单的流水灯入手，开始逐步对verilog语言有更深入的了解。