LED（Light Emitting Diode），發(fā)光二極管，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見(jiàn)光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的芯片，芯片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極，另一端連接電源的正極，使整個(gè)芯片被環(huán)氧樹(shù)脂封裝起來(lái)。

半導(dǎo)體芯片由兩部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。但這兩種半導(dǎo)體連接起來(lái)的時(shí)候，它們之間就形成一個(gè)P-N結(jié)。當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)作用于這個(gè)芯片的時(shí)候，電子就會(huì)被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED燈發(fā)光的原理。而光的波長(zhǎng)也就是光的顏色，是由形成P-N結(jié)的材料決定的。

LED可以直接發(fā)出紅、黃、藍(lán)、綠、青、橙、紫、白色的光。  

最初LED用作儀器儀表的指示光源，后來(lái)各種光色的LED在交通信號(hào)燈和大面積顯示屏中得到了廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。以12英寸的紅色交通信號(hào)燈為例，在美國(guó)本來(lái)是采用長(zhǎng)壽命，低光視效能的140瓦白熾燈作為光源，它產(chǎn)生2000流明的白光。經(jīng)紅色濾光片后，光損失90%，只剩下200流明的紅光。而在新設(shè)計(jì)的燈中，Lumileds公司采用了18個(gè)紅色LED光源，包括電路損失在內(nèi)，共耗電14瓦，即可產(chǎn)生同樣的光效。汽車(chē)信號(hào)燈也是LED光源應(yīng)用的重要領(lǐng)域。

對(duì)于一般照明而言，人們更需要白色的光源。1998年發(fā)白光的LED開(kāi)發(fā)成功。這種LED是將GaN芯片和釔鋁石榴石（YAG）封裝在一起做成。GaN芯片發(fā)藍(lán)光（λp=465nm，Wd=30nm），高溫?zé)Y(jié)制成的含Ce3+的YAG熒光粉受此藍(lán)光激發(fā)后發(fā)出黃色光射，峰值550nLED燈m。藍(lán)光LED基片安裝在碗形反射腔中，覆蓋以混有YAG的樹(shù)脂薄層，約200-500nm。 LED基片發(fā)出的藍(lán)光部分被熒光粉吸收，另一部分藍(lán)光與熒光粉發(fā)出的黃光混合，可以得到白光。

對(duì)于InGaN/YAG白色LED，通過(guò)改變YAG熒光粉的化學(xué)組成和調(diào)節(jié)熒光粉層的厚度，可以獲得色溫3500-10000K的各色白光。這種通過(guò)藍(lán)光LED得到白光的方法，構(gòu)造簡(jiǎn)單、成本低廉、技術(shù)成熟度高，因此運(yùn)用最多。

明德?lián)P的教學(xué)板一共有8個(gè)可發(fā)綠光的LED燈。下面是LED燈的原理圖。

左邊的LED6~LED13是板子的絲印。右邊的LED1~LED8是信號(hào)線(xiàn)名，讀者在板子上是不可見(jiàn)的。

LED燈一端連著高電平3.3V，另一端是信號(hào)線(xiàn)LED1~LED8。如果LED1~LED8是高電平，則電流不導(dǎo)通，那么LED燈則不會(huì)發(fā)光。如果LED1~LED8是低電平，則電流會(huì)導(dǎo)通，那么LED燈就發(fā)光。所以L(fǎng)ED燈發(fā)不發(fā)光，是取決于信號(hào)LED1~LED8是處于什么電平。

信號(hào)線(xiàn)LED1~LED8又連到哪里呢？搜索下原理圖文檔，可以發(fā)現(xiàn)這些信號(hào)是連到FPGA的管腳上的。

下面信號(hào)線(xiàn)和FPGA管腳的連接圖，例如信號(hào)線(xiàn)LED1是連接到FPGA的AA4管腳上。

LED1~LED8分別與FPGA的8個(gè)管腳相連，所以L(fǎng)ED1~LED8處于什么電平，即LED燈是否要發(fā)光，就取決于FPGA管腳的輸出了。

例如FPGA管腳AB14連到LED7上。要控制這個(gè)燈的亮滅，F(xiàn)PGA只需要將管腳AB14輸出為低高就可以了。當(dāng)輸出為高電平時(shí)，LED7燈為滅，當(dāng)輸出為低電平時(shí)，LED7燈為暗。8個(gè)LED燈都可由FPGA獨(dú)立控制。

本工程使用1個(gè)LED燈---LED1，實(shí)現(xiàn)一個(gè)閃爍燈的功能。工程的工作時(shí)鐘是50M，也就是時(shí)鐘周期為20ns。當(dāng)管腳AA4輸出低電平時(shí)，LED1燈亮，輸出高電平時(shí)，LED1燈滅。具體功能要求是：隔1秒，亮N秒。N的變化是：1，2，3，---，9秒，然后再次循環(huán)。下面是波形圖：

上板效果圖如下圖所示。

上板的演示視頻，請(qǐng)登陸網(wǎng)址查看：。

我們先分析一下板子上的LED燈。要控制1個(gè)LED燈亮和滅，那就FPGA需要產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，假定為led，這個(gè)信號(hào)連接到led燈上。要讓LED燈滅，F(xiàn)PGA將信號(hào)led輸出為1；要讓LED燈亮，F(xiàn)PGA將信號(hào)led輸出為0。

綜上所述，我們這個(gè)工程需要三個(gè)信號(hào)，時(shí)鐘clk，復(fù)位rst_n和輸出信號(hào)led。