“點燈”是我們板農們拿到一塊板子后第一個要實現(xiàn)的目標，正如軟件工程師嘗試新的語言必然會先寫出“hello world”一樣。

學習FPGA也不例外，不要小瞧這只小小的LED，它能在你學習的路上帶給你光明，引導一個門外漢跨進可編程邏輯世界的大門！

作為“寒假在家一起練”的第二次直播講座，我們今天就基于1個LED做了1個多小時的分享，從創(chuàng)建第一個FPGA項目、寫下第一句Verilog代碼，到調用FPGA的IP Cores，體驗了FPGA的設計流程以及Verilog的基本語法規(guī)范。

用的平臺是這款：

模塊MIcroUSB右側白色的小東東就是一只用FPGA的IO連接的LED，左側的一只是電源指示燈，只要板上電源工作正常它就能亮。而FPGA連接的LED則可以通過編程FPGA內部的邏輯實現(xiàn)不同的狀態(tài)。

BTW，蘇老師所有的FPGA項目中最前面的幾行代碼肯定是一個每秒跳動一次的“心跳燈”，看著它跳動，心安。

先簡單說一下點燈的要素 -LED點燈的工作原理：

LED的典型連接方式

燈亮以及燈亮時的亮度取決于下面的因素：

供電電源和控制管腳之間的壓差一定要大于LED的正向偏壓Vbias燈才能亮，否則是滅的。不同的器件，不同顏色的LED其偏壓也是不同的，要看數(shù)據(jù)手冊；

改變電阻值R1（我們一般稱之為限流電阻）， I = （3.3V-Vbias）/R1也就發(fā)生了變化，LED的亮度也跟著變；

已經設計好的板子，限流電阻的值已經可能動態(tài)地改變，如果要調整LED的亮度，就要調節(jié)流經LED和限流電阻上的平均電流；

項目1 - 讓LED燈亮起來：

創(chuàng)建項目一個新項目- LED

創(chuàng)建Verilog代碼 module（led），體會Verilog的語法結構；

module LED (led); output led; assign led = 1'b0; endmodule

編譯

分配管腳（查找管腳映射表，通過電路圖或項目中的表格）

生成jed文件

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下載到16管腳的FPGA模塊上

項目2 - 讓LED燈跳動起來

在module的端口中添加clk的輸入信號

在verilog邏輯中通過計數(shù)分頻產生12M/223(～1.5Hz) 的周期信號，體會wire、reg的區(qū)別以及計數(shù)分頻的實現(xiàn)方法

module LED (clk_in,led);input clk_in;output led; reg [23:0] counter; always @(posedge clk_in) counter = counter + 1'b1; assign led = counter[23]; endmodule

編譯

分配管腳中補充新的clk管腳

生成jed文件

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下載到16管腳的FPGA模塊上

項目3 - 讓LED燈每秒剛好跳動1次

修改Verilog邏輯，能夠產生精準的1Hz的周期信號，體會偶數(shù)分頻乃至奇數(shù)分頻的實現(xiàn)方法

module LED (clk_in,led);input clk_in;output led; parameter T1S = 12_000_000;parameter T05S = T1S/2; reg [23:0] counter; always @(posedge clk_in) begin if(counter < T1S-1) counter <= counter + 1'b1; else counter <= 1'b0; end assign led = (counter < T05S); endmodule

生成jed文件

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下載到16管腳的fpga模塊上，對比結果

項目4 - 心跳加速會如何？- 50Hz的心跳燈

修改verilog邏輯，產生50Hz的周期信號

生成jed文件

下載到16管腳的fpga模塊上，LED亮度變化，視覺暫留的效果，可以通過調節(jié)占空比控制LED的亮度（PWM），亮度與占空比（平均電流）非線性

單色的LED - 通過調節(jié)驅動信號的占空比調節(jié)LED的亮度

3色的LED - 通過調節(jié)每種顏色的LED的亮度實現(xiàn)不同的顏色組合

項目5 - 體驗內部鎖相環(huán)的使用以及內部IP Core的調用方式

添加PLL的IP

修改Verilog邏輯，通過PLL輸出的時鐘，產生1Hz的周期信號

生成jed文件

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下載到16管腳的fpga模塊上

其實還有更多可玩的，時間關系就讓同學們自己去琢磨和體驗去了，比如：

“呼吸”燈 - 通過PWM來實現(xiàn)呼吸的效果

“流水”燈 -多只LED組合，通過邏輯編程可以實現(xiàn)炫酷的效果（1維）

“交通”燈 - R、G、B三色組合，通過狀態(tài)機的編程模擬道路交通燈的工作狀態(tài)

數(shù)碼管 - 其實也是幾根LED組合在一起的顯示器件

點陣LED屏 - 體會圖形化顯示的基本原理

一顆LED才幾分錢，但可以玩出很多花樣，可以鍛煉很多技能，是不是？

原文標題：通過點燈的邏輯體驗FPGA的編程流程以及Verilog語法基礎

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責任編輯：haq