【ZYNQ Ultrascale+ MPSOC FPGA教程】第十章 PWM呼吸灯实验
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适用于板卡型号：
AXU2CGA/AXU2CGB/AXU3EG/AXU4EV-E/AXU4EV-P/AXU5EV-E/AXU5EV-P /AXU9EG/AXU15EG异步
实验Vivado工程为“pwm_led”。测试
本文主要讲解使用PWM控制LED，实现呼吸灯的效果。spa
1.实验原理
以下图所示，用一个N比特的计数器，最大值能够表示为2的N次方，最小值0，计数器以“period”为步进值累加，加到最大值后会溢出，进入下一个累加周期。当计数器值大于“duty”时，脉冲输出高，不然输出低，这样就能够完成图中红色线所示的脉冲占空比可调的脉冲输出，同时“period”能够调节脉冲频率，能够理解为计数器的步进值。设计
PWM脉宽调制示意图3d
不一样的脉冲占空比的方波输出后加在LED上，LED灯就会显示不一样的亮度，经过不断地调节方波的占空比，从而实现LED灯亮度的调节。code
2. 实验设计
PWM模块设计很是简单，在上面的原理中已经讲到，这里再也不说原理。orm
| 信号名称 | 方向 | 说明 |
| clk | in | 时钟输入 |
| rst | in | 异步复位输入，高复位 |
| period | in | PWM脉宽周期（频率）控制。period = PWM输出频率 * (2 的N次方) / 系统时钟频率。显然N越大，频率精度越高。 |
| duty | in | 占空比控制，占空比 = duty / (2的N次方）* 100% |
PWM模块（ax_pwm）端口blog
`timescale1ns/1ps module ax_pwm #( parameter N =16//pwm bit width ) ( input clk, input rst, input[N -1:0]period, //pwm step value input[N -1:0]duty, //duty value output pwm_out //pwm output ); reg[N -1:0] period_r; //period register reg[N -1:0] duty_r; //duty register reg[N -1:0] period_cnt; //period counter reg pwm_r; assign pwm_out = pwm_r; always@(posedge clk orposedge rst) begin if(rst==1) begin period_r <={ N {1'b0}}; duty_r <={ N {1'b0}}; end else begin period_r <= period; duty_r <= duty; end end //period counter, step is period value always@(posedge clk orposedge rst) begin if(rst==1) period_cnt <={ N {1'b0}}; else period_cnt <= period_cnt + period_r; end always@(posedge clk orposedge rst) begin if(rst==1) begin pwm_r <=1'b0; end else begin if(period_cnt >= duty_r) //if period counter is bigger or equals to duty value, then set pwm value to high pwm_r <=1'b1; else pwm_r <=1'b0; end end
那么如何实现呼吸灯的效果呢？咱们知道呼吸灯效果是由暗不断的变亮，再由亮不断的变暗的过程，而亮暗效果是由占空比来调节的，所以咱们主要来控制占空比，也就是控制duty的值。教程
在下面的测试代码中，经过设置period的值，设定PWM的频率为200Hz，PWM_PLUS状态便是增长duty值，若是增长到最大值，将pwm_flag置1，并开始将duty值减小，待减小到最小的值，则开始增长duty值，不断循环。其中PWM_GAP状态为调整间隔，时间为100us。
`timescale1ns/1ps module pwm_test( input clk, //25MHz input rst_n, //low active output led //high-off, low-on ); localparam CLK_FREQ =25; //25MHz localparam US_COUNT = CLK_FREQ ; //1 us counter localparam MS_COUNT = CLK_FREQ*1000; //1 ms counter localparam DUTY_STEP =32'd100000; //duty step localparam DUTY_MIN_VALUE =32'h6fffffff; //duty minimum value localparam DUTY_MAX_VALUE =32'hffffffff; //duty maximum value localparam IDLE =0; //IDLE state localparam PWM_PLUS =1;//PWM duty plus state localparam PWM_MINUS =2;//PWM duty minus state localparam PWM_GAP =3;//PWM duty adjustment gap wire pwm_out; //pwm output reg[31:0] period; //pwm step value reg[31:0] duty; //duty value reg pwm_flag ; //duty value plus and minus flag, 0: plus; 1: minus reg[3:0] state; reg[31:0] timer; //duty adjustment counter assign led =~pwm_out ;//led low active always@(posedge clk ornegedge rst_n) begin if(rst_n ==1'b0) begin period <=32'd0; timer <=32'd0; duty <=32'd0; pwm_flag <=1'b0; state <= IDLE; end else case(state) IDLE: begin period <=32'd17179;//The pwm step value, pwm 200Hz(period = 200*2^32/50000000) state <= PWM_PLUS; duty <= DUTY_MIN_VALUE; end PWM_PLUS : begin if(duty > DUTY_MAX_VALUE - DUTY_STEP) //if duty is bigger than DUTY MAX VALUE minus DUTY_STEP , begin to minus duty value begin pwm_flag <=1'b1; duty <= duty - DUTY_STEP ; end else begin pwm_flag <=1'b0;