【FPGA】时序逻辑电路——基于计数器实现一个以1秒频率闪烁的LED灯

时序逻辑电路计数器的实现

1 D触发器

分析：

特性：输出端Q只在CK处于上升沿的时候变化

图中波形的形成过程：

当D处于高电平时，CK未处于上升沿时，Q仍处于低电平

当CK来到上升沿，Q需要根据D发生变化，由于D是高电平，所以Q要从低电平变化成高电平

D从高电平变化成低电平，但是此时CK未来到上升沿，所以Q不随着D变化（虽然D变了，Q仍保持刚刚的状态——存储功能）

CK来到上升沿，此时D又恢复了高电平，所以Q不变

2 计数器

原理：加法器基本结构图

这样就能实现每一个时序上升沿，计数器结果都加1

今天我们的任务是：
设计一个以1秒频率闪烁的LED灯（亮灭各500ms）

怎么知道500ms亮，500ms灭呢？

我们就需要一个计数器，计数到什么时候到了500ms
时钟的频率我们设置为50MHz 20ns，也就是两个上升沿（一个周期）的时间是20ns
每到一个上升沿，计数器的值加一次
由于500ms亮和灭，所以我们需要计数器计数 500ms/20ns = 25000000次
而一个四位计数器肯定计数不了这么多的值，那么需要多少位呢？

源代码

module led_flash(clk,reset_n,//reset是复位信号，  _n 表示低电平有效，也就是低电平时复位led);input clk;input reset_n;output reg led;reg [24:0] counter;//25位计数器always@(posedge clk or negedge reset_n)  //当clk处于上升沿或者reset处于下降沿的时候下面的代码就生效if(!reset_n) // if(reset_n == 0)counter <= 0;  // <= 是非阻塞赋值的意思else if (counter == 2500_0000) //-1)counter <= 0;elsecounter <= counter + 1'd1;//需要让 led 灯每500ms翻转一次always@(posedge clk or negedge reset_n)  if(!reset_n) led <= 0;else if (counter == 2500_0000) //-1)  要减1led <= !led; //翻转endmodule

仿真代码

`timescale 1ns / 1psmodule led_flash_tb();reg clk;reg reset_n;wire led;led_flash UUT(.clk(clk),.reset_n(reset_n),.led(led));initial clk = 1;always #10 clk =! clk; initial begin reset_n = 0;#201; //避开上升沿 reset_n = 1;#20_0000_0000;   // 2sendendmodule

仿真

从仿真的结果看

比预想的500ms 多了 20ns

原因是这里如果想计数2500_0000次，应该写2499_9999

这里以计数到4为例，如果要计数到4的话，实际上不是计数了4次，而是5次

0-1

1-2

2-3

3-4

4-0

所以应该改为 2500_0000-1

改过之后就可以了

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