FPGA的学习：计数器的实现

Posted 2021-07-23 石小舟

实现一个led灯前0.5s点亮，后0.5s熄灭这样的状态。

首先画出系统框图和结构图。

 计算1s的时间需要多少个时间间隔？

f=50MHz=5*10^4KHz=5*10^7Hz

t=1/f=1/5*10^7=2*10^-8=20ns

间隔的最大值M=1s/20ns=5*10^7

M-1=5*10^7-1

 

用代码实现：

module  counter
#(
    parameter   CNT_MAX = 25'd24_999_999   
)
(
    input   wire    sys_clk     ,   //系统时钟50Mhz
    input   wire    sys_rst_n   ,   //全局复位

    output  reg     led_out         //输出控制led灯
);

reg     [24:0]  cnt;                //经计算得需要25位宽的寄存器才够500ms
reg             cnt_flag;

//cnt:计数器计数,当计数到CNT_MAX的值时清零
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)
    if(sys_rst_n == 1'b0)
        cnt <= 25'b0;
    else    if(cnt == CNT_MAX)
        cnt <= 25'b0;
    else
        cnt <= cnt + 1'b1;

//cnt_flag:计数到最大值产生的标志信号
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)
    if(sys_rst_n == 1'b0)
        cnt_flag <= 1'b0;
    else    if(cnt == CNT_MAX - 1'b1)
        cnt_flag <= 1'b1;
    else
        cnt_flag <= 1'b0;

//led_out:输出控制一个LED灯,每当计数满标志信号有效时取反
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)
    if(sys_rst_n == 1'b0)
        led_out <= 1'b0;
    else    if(cnt_flag == 1'b1)
        led_out <= ~led_out;

else

  led_out <= led_out;

endmodule

编写完成后，编写仿真文件来仿真

`timescale  1ns/1ns

module  tb_counter();

wire            led_out     ;

reg             sys_clk     ;
reg             sys_rst_n   ;

//初始化系统时钟、全局复位
initial begin
    sys_clk    = 1'b1;
    sys_rst_n <= 1'b0;
    #20
    sys_rst_n <= 1'b1;
end

//sys_clk:模拟系统时钟，每10ns电平翻转一次，周期为20ns，频率为50Mhz
always #10 sys_clk = ~sys_clk;

initial begin
    $timeformat(-9, 0, "ns", 6);
    $monitor("@time %t: led_out=%b", $time, led_out);
end

counter
#(
    .CNT_MAX    (25'd24     )   //实例化带参数的模块时要注意格式，当我们想要修改常数在当前模块的值时，直接在实例化参数名后面的括号内修改即可
)
counter_inst
(
    .sys_clk    (sys_clk    ),  //input     sys_clk
    .sys_rst_n  (sys_rst_n  ),  //input     sys_rst_n

    .led_out    (led_out    )   //output    led_out
);

endmodule