基于FPGA开发板点亮LED灯

时间:2025-09-16  作者:Diven  阅读:0

设计流程:

基于FPGA开发板点亮LED灯

设计规划--波形绘制--编写代码--代码编译--编写testbench--对比波形--绑定管脚--全编译--上板验证

设计规划

使用用户手册,了解硬件资源,这个示例中需要用到按键和LED灯:

1、按键

在没有按键按下时,输出高电平(红色);当按键按下的时候,被按下的按键端会输出低电平(蓝色)。2、LED灯

当 FPGA 输出低电平时,LED 点亮,当 LED 输出高电平时,没有电位差,LED 灯熄灭。由上可知:需要实现的功能是,当按下按键时(key_in=0,PIN_M16管脚),LED灯要被点亮(led_out=0,PIN_A2管脚)。此处波形非常简单,省略画波形的步骤,对于复杂电路还是需要画波形来理清思路。这里波形应该是key与led波形一致。

打开quartus,新建工程。编写代码

编写.v文件,代码如下:

Module led(input wire key_in , //输入按键output wire led_out //输出控制led灯);//led_out:led灯输出的结果为key_in按键的输入值assign led_out = key_in;endModule

将.v文件添加到文件目录下,右键Files文件夹选择添加.v文件,添加完成后可以在Files下看到添加的.v文件:代码编译

点击如图所示的图标,可以检查语法是否有错,综合器将代码解释为电路的形式。绿色表示通过。点击RTL viewer可以查看设计的硬件电路结构,和我们设计所表达的意思相同编写testbench

Testbench是测试电路功能和性能的脚本。在线逻辑分析虽然好用但是每次修改代码都需要综合一次,而使用testbench做仿真的速度就很快,所以一开始就应该编写testbench以便后面大型电路的验证。

testbench就是产生输入波形,加入到被测模块上并观测其输出,和我们之前画好的波形进行比对。

编写.v文件

`timescale 1ns/1ns //时间尺度/时间精度,时间精度<=时间尺度module tb_led(); wire led_out ;reg key_in ;//初始化输入信号initial key_in <= 1'b0;//key_in:产生输入随机数,模拟按键的输入情况always #10 key_in <= {$random} % 2; //\\* Instantiate \\//led led_inst(.key_in (key_in ), //input key_in.led_out(led_out) //output led_out);endmodule

tb_led模块中,首先定义初始的输入信号为低电平(一般时序电路使用非阻塞赋值<=),延迟10个时间单位(ns)产生随机数0或1赋值给输入,就完成了输入信号的波形设计。根据上一节中实例化的讲解,第2-5行和第14-19行完成的功能是将上一个led.v文件中led模块与tb_led模块相连。这样随机生成的输入信号就被加到led模块上,并得到输出led_out,通过验证led_out与我们期望的输出是否一致,就知道我们的设计是否正确。和之前的操作一样,将这个tb_led.v文件添加到Files文件下。然后在quartus的菜单栏中找到assignments-setting,如图所示。对比波形

设置完成后,点击菜单栏的tools-run simulation tool-RTL simulation,能自动打开modelsim说明之前的关联操作是成功的,如果不成功,在上一节中看怎么关联。得到波形如图,观察得知led_out波形与key_in波形一致。分配管脚在开发板用户手册中就有对应管脚,按键有三个,我们选择M16的S0作为key_in,LED有四个,我们选择A2的LED0作为led_out。全编译

全编译需要进行布局布线,管脚绑定后就可以对全局进行布局布线了。没有错误就可以上板了,有错误的话根据提示改。上板验证上板是需要安装USB_blaster驱动的,在设备管理器中如果USB-blaster有黄色感叹号需要右键更新,文件在安装文件quartus-drivers-USBblaster或USBblaster ii中。安装完成后感叹号消失。再点start,右上角的progress到100%,开发板就下载完成了。按着按键A0不放,LED0一直被点亮,松手就关闭。

猜您喜欢

现代电子设备中,连接器的作用非常重要。不仅负责电流的传输,还确保设备之间的有效通讯。其中,TERMINAL_12.06X12.2MM_TM连接器因其独特的尺寸和...
2025-04-23 08:30:40


以太网接口通信速度快,传输可靠,使用和配置方便,对于20 Mb/s以下的码速率,100 Mb/s的网卡可以进行不丢包转发,采用TCP包格式还可使设备小型化,便于...
2020-01-29 17:33:00

开关二极管(又称为整流二极管)是重要的电子元件,应用于各种电路中,尤其在电源管理和信号处理方面。主要作用是控制电流的流动方向,从而实现信号的整流、开关和保护等功...
2025-04-05 14:01:40

贴片电阻作为电子电路中不可或缺的基础元件,其封装尺寸直接影响着电路板的设计和最终产品的体积。了解常用的贴片电阻封装尺寸对于电子工程师和爱好者来说至关重要。目前市...
2025-04-14 15:02:02

电动汽车飞速发展的今天,电池作为其核心部件,其重要性不言而喻。而电池管理系统(BMS)就像是一位默默守护的卫士,保障着电池的安全稳定运行,延长其使用寿命,为我们...
2024-08-16 00:00:00

吊环螺帽是常见的紧固件,应用于机械、建筑和运输等领域。主要功能是提供固定和连接,但根据设计和用途的不同,吊环螺帽有几种明显的区别。从材质上看,吊环螺帽通常分为不...
2013-02-18 00:00:00

倒车雷达全称叫“倒车防撞雷达”,也叫“泊车辅助装置”,是汽车泊车或者倒车时的安全辅助装置,由超声波传感器、控制器和显示器(或蜂鸣器)等部分组成。能以声音或者更...
2024-01-29 10:02:00

通用胶水和胶棒在日常生活和办公中被使用,了解规格尺寸有助于我们更好地选择和使用。通常,通用胶水的瓶装规格多为50ml、100ml、200ml等,适合不同的需求场...
2023-06-25 00:00:00

光敏电阻(LDR)是一种对光线敏感的电阻器,应用于自动照明、光线探测器、相机曝光控制等领域。的工作原理基于光电效应,当光线照射到光敏电阻上时,其电阻值会发生变化...
2025-03-17 16:30:03