001：FPGA入門——呼吸燈-有解無憂

　　在一家做嵌入式公司實習已經兩個月了，需要學習整理的東西很多，決定堅持寫一些總結，留下一些記憶更有意義，呼吸燈這個題目剛拿到沒有思路，網上的參考示例也沒有找到合適的，不過最后找到一個YHXT機構（不是廣告，很簡單的實作了這個功能，放到博客一起學習，控制LED的亮度變化，就是要控制電壓，讓電壓高低變化，是一個電壓從低到高再到低的一個線性變換程序，這里用PWM控制電壓最合適，產生PWM需要分別產生載波信號和調制信號，最后對兩者的大小進行比較產生pwm，

　　載波：用cnt1計數器生成一個鋸齒波就是載波，這里計數器cnt1從0開始計數到N,計數到最大值再次從0開始計數，不斷的回圈計數，cnt1的最大值是N-1，根據你的時鐘（系統時鐘，FPGA的作業時鐘，大多情況是50mhz，我這里用的是40mhz，25ns)來計數，每來一次時鐘上升沿計數器加一，那么從0到N-1，所需的時間就是N*T，這個就是一個鋸齒波的周期，

　　調制信號：呼吸燈是一個亮度又低到高再到低的程序，這里再用一個計數器cnt2生成一個三角波，這個三角波的周期就是呼吸燈作業一次的周期，三角波計數器從0到最大值N ,相當于對調制信號N等份，每一個等份是一個載波周期，這里有一個公式 N^2 * T = 呼吸燈周期/2 ，知道呼吸燈周期和時鐘的情況下容易得到計數器最大值N，（這里為了方便，我設定整個led周期5s,T = 25ns,則N = 10000，）這里相當于cnt1計數到最大值，cnt2加一，當cnt2從0計數到N-1的程序就是一個上升的斜線，由N-1遞減到0就是下降的斜線，在cnt2計數到最大值時設定一個標志位信號flag，flag為1，代表開始遞減，

　　大小比較：通過載波和調制信號的大小比較，就可以生成一個pwm波，載波大于調制信號時，pwm = 0,載波小于調制信號時，pwm =1，

verilog邏輯代碼：

module hxled(clk,led1,led2);

input clk;//系統時鐘40mhz

output led1;
output led2;//這里兩個led交替呼吸

reg [13:0]cnt1;
reg [13:0]cnt2;
reg flag;//標志位
parameter N = 10000;// 計數值最大值，一次暗亮暗的時間是5s
//cnt1
always@(posedge clk) begin
if(cnt1 == N - 1)
cnt1 <= 1'b0;
else
cnt1 <= cnt1 + 1'b1;
end

//cnt2
always@(posedge clk)
begin
if(cnt1 == N - 1) //cnt1計滿一次 cnt2才遞增或遞減
begin
if(!flag)//標志位為0時 cnt2加狀態
begin
if(cnt2 == N - 1)
flag <= 1'b1;//cnt2計滿時標志位拉高
else
cnt2 <= cnt2 + 1'b1;
end
else
begin
if(cnt2 == 0)
flag <= 1'b0;
else
cnt2 <= cnt2 - 1'b1;
end
end
else
cnt2 <= cnt2;
end

assign led1 = (cnt1 < cnt2)?1'b1:1'b0;//大小比較
assign led2 = ~led1;//兩個燈交替呼吸

endmodule

testbench檔案：

`timescale 1ns/1ps
`define clock_period 25
module hxled_tb;

reg clk;
wire led1;
wire led2;

hxled u1(
.clk(clk),
.led1(led1),
.led2(led2)
);

initial clk = 1;
always# (`clock_period/2) clk = ~clk;

endmodule

　　這次波形比較簡單就不分析仿真波形了，板級驗證通過，要注意quartus軟體的操作，不同的作業時鐘可以更改一下計數器值，也可以加入復位信號，如果實驗現象不明顯可能是計數器值設定的問題，

　　再次感謝YH學堂這次學習了解如何用計數器產生載波信號調制信號如何產生PWM 以及控制呼吸燈的原理，

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