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打工人日报#20251003

news 2025/10/4 6:52:02

打工人日报#20251003

知识点

呼吸灯

将由亮到暗的渐变过程定义为 2s，接下来我们将这 2s 分成 1000 份，就是由亮到暗的渐
变过程中有 1000 个亮度过渡，每一份过渡时间为 2ms；接下开我们再将每一份过渡时间 2ms 均分为 1000
份，每份时间为 2us，我们以 2us 为单位递减 2ms 中的高电平的占空比，随着高电平占空比的不断减少，led
灯的亮度不断变暗。
在这里插入图片描述

当连接用户 LED 灯的 IO 电压为高时，用户 LED 灯熄灭，当连接 IO 电压为低时，用户 LED 会被点亮。

led.v

// 三个计时器集成模块：2us、2ms、2S
// 时钟频率默认为50MHz，可通过参数调整
module three_timers (input           sys_clk,        // 时钟信号input           sys_rst_n,      // 复位信号，低电平有效output reg      led
);// parameter define
// CNT_2US_MAX 定义2us计数器的最大值，对于50MHz时钟，2us内时钟周期数为50 * 2 = 100，减1是因为从0开始计数
parameter CNT_2US_MAX = 7'd100; 
// CNT_2MS_MAX 定义2ms计数器的最大值，50MHz时钟下，2ms内时钟周期数为50000 * 2 = 100000，这里设置为10'd1000只是示例，实际应调整
parameter CNT_2MS_MAX = 10'd1000; 
// CNT_2S_MAX 定义2s计数器的最大值，50MHz时钟下，2s内时钟周期数为50000000 * 2 = 100000000，这里设置为10'd1000只是示例，实际应调整
parameter CNT_2S_MAX = 10'd1000; // reg define
reg [6:0] cnt_2us; // 用于2us计数的寄存器，7位足以表示0到100的计数值
reg [16:0] cnt_2ms; // 用于2ms计数的寄存器，17位足以表示较大计数值，目前参数设置下能满足1000的计数
reg [25:0] cnt_2s; // 用于2s计数的寄存器，26位足以表示较大计数值，目前参数设置下能满足1000的计数
reg inc_dec_flag; // 亮度控制标志，0表示亮度递增，1表示亮度递减//*****************************************************
//** main code
//*****************************************************
// cnt_2us:计数 2us
// 该always块在时钟上升沿或复位信号下降沿触发
// 当复位信号有效（低电平）时，将2us计数器清零
// 当2us计数器达到最大值减1时，将其清零，重新开始计数
// 否则，计数器递增1
always  @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) beginif (!sys_rst_n) begincnt_2us <= 7'b0;end else if (cnt_2us == (CNT_2US_MAX - 7'b1)) begincnt_2us <= 7'b0;end else begincnt_2us <= cnt_2us + 7'b1;end
end
// cnt_2ms:计数 2ms
// 该always块在时钟上升沿或复位信号下降沿触发
// 当复位信号有效（低电平）时，将2ms计数器清零
// 当2ms计数器达到最大值减1且2us计数器达到最大值减1时，将2ms计数器清零，重新开始计数
// 当2us计数器达到最大值减1时，2ms计数器递增1
// 否则，2ms计数器保持当前值
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) beginif (!sys_rst_n) begincnt_2ms <= 10'b0;end else if ((cnt_2ms == (CNT_2MS_MAX - 10'b1)) && (cnt_2us == (CNT_2US_MAX - 7'b1))) begincnt_2ms <= 10'b0;end else if (cnt_2us == (CNT_2US_MAX - 7'b1)) begincnt_2ms <= cnt_2ms + 10'b1;end else begincnt_2ms <= cnt_2ms;end
end
// cnt_2s:计数 2s
// 该always块在时钟上升沿或复位信号下降沿触发
// 当复位信号有效（低电平）时，将2s计数器清零
// 当2s计数器达到最大值减1、2ms计数器达到最大值减1且2us计数器达到最大值减1时，将2s计数器清零，重新开始计数
// 当2ms计数器达到最大值减1且2us计数器达到最大值减1时，2s计数器递增1
// 否则，2s计数器保持当前值
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) beginif (!sys_rst_n) begincnt_2s <= 10'b0;end else if ((cnt_2s == (CNT_2S_MAX - 10'b1)) && (cnt_2ms == (CNT_2MS_MAX - 10'b1)) && (cnt_2us == (CNT_2US_MAX - 7'b1))) begincnt_2s <= 10'b0;end else if ((cnt_2ms == (CNT_2MS_MAX - 10'b1)) && (cnt_2us == (CNT_2US_MAX - 7'b1))) begincnt_2s <= cnt_2s + 10'b1;end else begincnt_2s <= cnt_2s; end
end
// inc_dec_flag为低电平，led灯由暗变亮，inc_dec_flag为高电平，led灯由亮变暗
// 该always块在时钟上升沿或复位信号下降沿触发
// 当复位信号有效（低电平）时，亮度控制标志初始化为0（亮度递增）
// 当2s、2ms和2us计数器都达到各自最大值减1时，翻转亮度控制标志
// 否则，亮度控制标志保持当前值
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) beginif (!sys_rst_n) begininc_dec_flag <= 1'b0;end else if ((cnt_2s == (CNT_2S_MAX - 10'b1)) && (cnt_2ms == (CNT_2MS_MAX - 10'b1)) && (cnt_2us == (CNT_2US_MAX - 7'b1))) begininc_dec_flag <= ~inc_dec_flag;end else begininc_dec_flag <= inc_dec_flag;end
end
// led:输出信号连接到外部的led灯
// 该always块在时钟上升沿或复位信号下降沿触发
// 当复位信号有效（低电平）时，led熄灭
// 当亮度控制标志为1且2ms计数器值大于等于2s计数器值，或者亮度控制标志为0且2ms计数器值小于等于2s计数器值时，led点亮
// 否则，led熄灭
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) beginif (!sys_rst_n) beginled <= 1'b0;end else if ((inc_dec_flag == 1'b1 && cnt_2ms >= cnt_2s) || (inc_dec_flag == 1'b0 && cnt_2ms <= cnt_2s)) beginled <= 1'b1;end else beginled <= 1'b0;end
end
endmodule

led.xdc

set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports led]
set_property PACKAGE_PIN J14 [get_ports led]create_clock -period 20.000 -name clk -waveform {0.000 10.000} [get_ports clk]set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports sys_clk]
set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports sys_rst_n]
set_property PACKAGE_PIN U18 [get_ports sys_clk]
set_property PACKAGE_PIN N15 [get_ports sys_rst_n]