FPGA實驗報告

1、數(shù)字電路與邏輯設(shè)計用Verilog編程 用FPGA實現(xiàn)汽車尾燈控制系統(tǒng)實驗報告 學(xué)院：信息與通信工程學(xué)院 專業(yè)： 電子信息工程 班級： 2015211103 組員：傅遠昌 2015210077 張楷 2015210078 12 / 12文檔可自由編輯一 實驗要求根據(jù)汽車行駛狀態(tài)自動控制汽車尾燈1. 直行：尾燈不亮2. 右轉(zhuǎn)：右側(cè)尾燈亮而且按秒閃爍，左側(cè)尾燈不亮3. 左轉(zhuǎn)：左側(cè)尾燈亮而且按秒閃爍，右側(cè)尾燈不亮4. 臨時停車或故障：兩側(cè)尾燈同時閃爍5. 倒車顯示二 用實現(xiàn)方式設(shè)計. 用三色LED代表左右汽車尾燈，為了便于區(qū)分，左尾燈選擇靠左的三色LED且顯示為藍色，右尾燈選擇靠右的三色LED且顯示

2、為紅色。兩燈同時閃爍表示停車或倒車。. 用八個單色以流水燈的方式顯示汽車的行駛狀態(tài)，向前滾動表示汽車前行，向后滾動表示汽車到車，只有前四個LED亮表示左轉(zhuǎn)，只有后四個亮表示右轉(zhuǎn)。. 用四個撥碼開關(guān)分別表示前行、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、故障（倒車），器輸入組合1000表示前行，0100表示左轉(zhuǎn)、0010表示右轉(zhuǎn)、0001表示故障（倒車）；三 設(shè)計思路分析. 使用不同的進程來分別處理時鐘分頻及各個狀態(tài)下的燈光效果. 用三色LED代表左右汽車尾燈. 用撥碼開關(guān)控制汽車行駛狀態(tài). 用單色LED顯示汽車行駛狀態(tài). 使用狀態(tài)機的思想來設(shè)計，通過過狀態(tài)來決定燈光效果，通過外部輸入來改變狀態(tài)。四 波形仿真五 管腳分配.

3、輸入管腳分配：. 輸出管腳分配：六 實驗總結(jié)體會：（1）本次實驗，我們采用模塊化的設(shè)計方法，將整體分成不同功能的模塊，如計時模塊、分頻模塊、顯示控制模塊、LED燈顯示模塊，然后分模塊編寫程序（由小組人員分工完成），之后再將模塊之間用變量連接起來，從而實現(xiàn)汽車尾燈顯示要求。（2）在實現(xiàn)本次設(shè)計的過程中，使我們了解了汽車尾燈的基本原理，從而讓我們覺得，首次將我們的專業(yè)知識與生活聯(lián)系起來，增強了我們對本課程的學(xué)習(xí)興趣。（3）在本次實驗的實現(xiàn)過程中，通過調(diào)用case語句、always語句，是我們進一步加深了對case、always語句的認識，并且能夠?qū)⑵溥\用到其他設(shè)計中，使我們進一步熟練了這種設(shè)計方法

4、和verilog程序設(shè)計語言。七 實現(xiàn)代碼. 汽車尾燈控制系統(tǒng)module tail_lamp(inputsys_clk,/系統(tǒng)時鐘 inputsys_rst_n,/系統(tǒng)復(fù)位 input3:0state_in,/撥碼開關(guān)輸入 outputreg2:0led_left,/左側(cè)尾燈 msblsb = R,G,Boutputreg2:0led_right,/右側(cè)尾燈 msblsb = R,G,Boutputreg7:0led_out/流水燈輸出 );parameterCNT_NUM = 6_000_000; /計數(shù)器實現(xiàn)分頻的分頻系數(shù)localparamSTOP= 4b0000;localparam

5、GO= 4b0001;localparamLEFT= 4b0010;localparamRIGHT= 4b0100;localparamBACK= 4b1000;wire2:0tail_on;/尾燈點亮狀態(tài)wire2:0tail_off;/尾燈熄滅狀態(tài)wire2:0tail_shin;/尾燈閃爍狀態(tài)wire7:0_left;/左轉(zhuǎn)時單色LED的狀態(tài)wire7:0_rignt;/右轉(zhuǎn)時單色LED的狀態(tài)wire7:0_stop;/停止時單色LED的狀態(tài)reg23:0cnt;/計數(shù)器，reg3:0current_state;/當前狀態(tài)reg3:0next_state;/下一個狀態(tài)regclk_1hz

6、;/1Hz分頻信號reg7:0_go;/前進時單色LED的狀態(tài)reg7:0_back;/倒車時單色LED的狀態(tài)/*計數(shù)器實現(xiàn)0.5秒的周期*/always(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n) cnt = CNT_NUM-1) cnt = 1b0;else cnt = cnt + 1b1;/*根據(jù)計數(shù)器的周期實現(xiàn)1Hz信號分頻*/always(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n) clk_1hz = 1b0;else if(cnt = CNT_NUM-1) clk

7、_1hz = clk_1hz;else clk_1hz = clk_1hz;/*尾燈的三種狀態(tài)，RGB燈只使用紅色*/assigntail_on = 3b011;/msblsb = R,G,Bassigntail_off = 3b111;/msblsb = R,G,Bassigntail_shin = clk_1hz,2b11;/msblsb = R,G,B/*車輛前進時，流水燈向上流水*/always(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n) _go = 8h7f;else if(cnt = CNT_NUM-1) _go = _g

8、o0,_go7:1;else _go = _go;/*車輛倒車時，流水燈向下流水*/always(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n) _back = 8hfe;else if(cnt = CNT_NUM-1) _back = _back6:0,_back7;else _back = _back;/*車輛左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止時，流水燈的狀態(tài)*/assign_left = 8hf0;assign_rignt = 8h0f;assign_stop = 8h00;/*將次態(tài)賦值給當前狀態(tài)*/always(posedge sys_clk o

9、r negedge sys_rst_n)if(!sys_rst_n) current_state = STOP;else current_state = next_state;/*車輛次態(tài)完全由人為通過撥碼開關(guān)控制*/always(*) next_state = state_in;/*車輛處于不同狀態(tài)時，尾燈及流水燈的輸出*/always(current_state or sys_rst_n)if(!sys_rst_n) beginled_left = tail_shin; led_right = tail_shin; led_out = _stop ;endelsecase(current_

10、state)STOP: begin led_left = tail_shin; led_right = tail_shin; led_out = _stop ; endGO: begin led_left = tail_off ; led_right = tail_off ; led_out = _go ; end LEFT: begin led_left = tail_shin; led_right = tail_off ; led_out = _left ; end RIGHT: begin led_left = tail_off ; led_right = tail_shin; led_

11、out = _rignt; endBACK: begin led_left = tail_on ; led_right = tail_on ; led_out = _back ; enddefault: begin led_left = tail_shin; led_right = tail_shin; led_out = _stop ; endendcaseendmodule. 仿真代碼timescale 1ns / 1psmodule tail_lamp_tb;parameter CNT_NUM = 10; /方便仿真，定義新的分頻系數(shù)，例化時使用/*系統(tǒng)時鐘信號的產(chǎn)生*/reg sys_

12、clk;initialsys_clk = 1b0;alwayssys_clk = #10 sys_clk;/*系統(tǒng)復(fù)位信號的產(chǎn)生，低電平復(fù)位*/reg sys_rst_n;initial beginsys_rst_n = 1b0;#20;sys_rst_n = 1b1;end/*撥碼開關(guān)信號的產(chǎn)生*/reg 3:0 state_in;initial beginstate_in = 4b0000; / 停止 #20;state_in = 4b0001; / 前進 #20;state_in = 4b0010; / 左轉(zhuǎn) #20;state_in = 4b0100; / 右轉(zhuǎn) #20;state_in = 4b0000; / 停止 #20;state_in = 4b1000; / 倒車 #20;state_in = 4b0000; / 停止 #20;$stop; / 結(jié)束仿真 endwire 2:0led_left,led_right;wire 7:0led_out;/*例化設(shè)計文件*/tail_lamp #(.CNT_NUM(CNT_NUM)u1(.sys