FPGA实现按键切换流水灯不同亮灭模式
本文是一位fpga新手学习fpga的博客，写出这个shi山代码花了3个小时左右，途中学习了按键消抖、状态机等知识...
实现目标：通过按键控制led灯亮的不同模式，将每种模式用状态机表达。
代码如下：
module led(
input btn1,
input Reset,
input Pause,
input clk,
output reg [7:0] led
);
reg [25:0] time_count1=0;
reg [23:0] btn_count1=0;
reg [23:0] btn_count2=0;
reg [1:0] btn_status=0;
reg led_status=0;
reg [3:0] now_status=0;
reg led_init=0;
parameter btn_count_max = 24'd10000000;
parameter status0=4'b0000;
parameter status1=4'b0001;
parameter status2=4'b0010;
parameter status3=4'b0011;
always@(posedge clk or posedge Reset)begin
if(Reset) begin
led <= 8'b00000001;
time_count1<= 0;
btn_count1<=0;
btn_count2<=0;
btn_status<=0;
now_status<=0;
led_status<=0;
led_init<=0;
end
else begin
if(!Pause)begin
time_count1<=time_count1+1;
end
begin
if(btn1==0&&btn_count1==0)begin//按钮触发，启动延时部分
btn_status<=1;
end
else if(btn_status==1&&btn_count1<btn_count_max)//延时部分
btn_count1<=btn_count1+1;
else if(btn_count1==btn_count_max)//等待按钮回弹
btn_status<=2;
if(btn1==1&&btn_status==2)begin//按钮回弹，启动延时部分
btn_status<=3;
end
else if(btn_status==3&&btn_count2<btn_count_max)//延时部分
btn_count2<=btn_count2+1;
else if(btn_count2==btn_count_max)begin//清空按钮寄存器
btn_status<=0;
btn_count1<=0;
btn_count2<=0;
led_status<=1;
end
if(time_count1>25_000_000-2)begin//灯亮细节部分
if(now_status==status0)begin
if(!led_init)begin
led[7:0]<=8'b0000_0001;
led_init<=1;
end
else
led <= {led[6:0], led[7]};
end
else if(now_status==status1)begin
if(led_init)begin
led[7:0]<=8'b1000_0001;
led_init<=0;
end
else begin
led[7:4] = {led[4],led[7:5]};
led[3:0] = {led[2:0],led[3]};
end
end
else if(now_status==status2)begin
if(!led_init)begin
led[7:0]<=8'b1010_1010;
led_init<=1;
end
else
led <= {led[6:0], led[7]};
end
else if(now_status==status3)begin
if(led_init)begin
led[7:0]<=8'b0000_0001;
led_init<=0;
end
else begin
led <= led[7:0]|{led[6:0], led[7]};
if(led[7:0]==8'b1111_1111)
led[7:0]<=8'b0000_0001;
end
end
time_count1<=0;
end
end
if(led_status==1)begin//更新灯亮的模式
if(now_status==status0)
now_status<=status1;
else if(now_status==status1)
now_status<=status2;
else if(now_status==status2)
now_status<=status3;
else if(now_status==status3)
now_status<=status0;
else
now_status<=status0;
led_status<=0;
end
end
end
endmodule实现效果视频：
LED流水灯状态机
实现思路：
1.按键消抖
如果key发生变化，意味着按下，此时应该延时20ms用来去掉按下时的回弹干扰。（回弹干扰是把按钮想象为弹簧，在代码中一直判断弹簧向下动的次数，但是实际上按下弹簧后弹簧会上下来回动，如果一直判断弹簧向下动的次数就会导致出现重复计数，所以我们要延时一段时间消除抖动；另外，手指松开按键时也会产生抖动，我们也要延时一段时间）
if(btn1==0&&btn_count1==0)begin//按钮触发，启动延时部分
btn_status<=1;
end
else if(btn_status==1&&btn_count1<btn_count_max)//延时部分
btn_count1<=btn_count1+1;
else if(btn_count1==btn_count_max)//等待按钮回弹
btn_status<=2;
if(btn1==1&&btn_status==2)begin//按钮回弹，启动延时部分
btn_status<=3;
end
else if(btn_status==3&&btn_count2<btn_count_max)//延时部分
btn_count2<=btn_count2+1;
else if(btn_count2==btn_count_max)begin//清空按钮寄存器
btn_status<=0;
btn_count1<=0;
btn_count2<=0;
led_status<=1;
end2.状态变化
用了一个寄存器表示状态，如果按下按键后，当前状态变量就进入下一个状态，为了让状态永远保持循环，所以按下按键后最后一个状态应该赋值为第一个状态
if(led_status==1)begin//更新灯亮的模式
if(now_status==status0)
now_status<=status1;
else if(now_status==status1)
now_status<=status2;
else if(now_status==status2)
now_status<=status3;
else if(now_status==status3)
now_status<=status0;
else
now_status<=status0;
led_status<=0;
end3.不同流水灯实现
本代码的流水灯大多是靠着位运算和逻辑运算实现，这样写的好处是代码精简。并且不同流水灯的初始化是不一样的，所以我加了一个初始化变量，判断这个初始化变量的值就可知道是否已经初始化
if(time_count1>25_000_000-2)begin//灯亮细节部分
if(now_status==status0)begin
if(!led_init)begin
led[7:0]<=8'b0000_0001;
led_init<=1;
end
else
led <= {led[6:0], led[7]};
end
else if(now_status==status1)begin
if(led_init)begin
led[7:0]<=8'b1000_0001;
led_init<=0;
end
else begin
led[7:4] = {led[4],led[7:5]};
led[3:0] = {led[2:0],led[3]};
end
end
else if(now_status==status2)begin
if(!led_init)begin
led[7:0]<=8'b1010_1010;
led_init<=1;
end
else
led <= {led[6:0], led[7]};
end
else if(now_status==status3)begin
if(led_init)begin
led[7:0]<=8'b0000_0001;
led_init<=0;
end
else begin
led <= led[7:0]|{led[6:0], led[7]};
if(led[7:0]==8'b1111_1111)
led[7:0]<=8'b0000_0001;
end
end
time_count1<=0;
end总结：fpga与嵌入式差别比较大，嵌入式全是调用库或者写好的各种外设寄存器，而fpga好像是传统代码运算走向实例化的过程