001：FPGA入门——呼吸灯

　　在一家作嵌入式公司实习已经两个月了，须要学习整理的东西不少。决定坚持写一些总结，留下一些记忆更有意义。呼吸灯这个题目刚拿到没有思路，网上的参考示例也没有找到合适的，不过最后找到一个YHXT机构（不是广告，很简单的实现了这个功能，放到博客一块儿学习。控制LED的亮度变化，就是要控制电压，让电压高低变化，是一个电压从低到高再到低的一个线性变换过程。这里用PWM控制电压最合适。产生PWM须要分别产生载波信号和调制信号，最后对二者的大小进行比较产生pwm。

　　载波：用cnt1计数器生成一个锯齿波就是载波。这里计数器cnt1从0开始计数到N,计数到最大值再次从0开始计数，不断的循环计数。cnt1的最大值是N-1。根据你的时钟（系统时钟，FPGA的工做时钟，大多状况是50mhz，我这里用的是40mhz，25ns)来计数，每来一次时钟上升沿计数器加一。那么从0到N-1，所需的时间就是N*T。这个就是一个锯齿波的周期。

　　调制信号：呼吸灯是一个亮度又低到高再到低的过程，这里再用一个计数器cnt2生成一个三角波，这个三角波的周期就是呼吸灯工做一次的周期。三角波计数器从0到最大值N ,至关于对调制信号N等份，每个等份是一个载波周期。这里有一个公式   N^2 * T = 呼吸灯周期/2 。知道呼吸灯周期和时钟的状况下容易获得计数器最大值N。（这里为了方便，我设置整个led周期5s,T = 25ns,则N = 10000。）这里至关于cnt1计数到最大值，cnt2加一。当cnt2从0计数到N-1的过程就是一个上升的斜线，由N-1递减到0就是降低的斜线。在cnt2计数到最大值时设置一个标志位信号flag，flag为1，表明开始递减。

　　大小比较：经过载波和调制信号的大小比较，就能够生成一个pwm波。载波大于调制信号时，pwm = 0,载波小于调制信号时，pwm =1。

 

 

verilog逻辑代码：

module hxled(clk,led1,led2); input clk;//系统时钟40mhz output led1; output led2;//这里两个led交替呼吸 reg [13:0]cnt1; reg [13:0]cnt2; reg flag;//标志位 parameter N = 10000;// 计数值最大值，一次暗亮暗的时间是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计满一次 cnt2才递增或递减 begin if(!flag)//标志位为0时 cnt2加状态 begin if(cnt2 == N - 1) flag <= 1'b1;//cnt2计满时 标志位拉高 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;//大小比较 assign led2 = ~led1;//两个灯交替呼吸 endmodule

testbench文件：

`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

　　此次波形比较简单就不分析仿真波形了，板级验证经过，要注意quartus软件的操做。不一样的工做时钟能够更改一下计数器值，也能够加入复位信号。若是实验现象不明显多是计数器值设置的问题。

　　再次感谢YH学堂 此次学习 了解如何用计数器产生载波信号 调制信号 如何产生PWM 以及控制呼吸灯的原理。