设计一个用串口控制的音乐播放器。 要求: 通过串口接收要播放的音符,do、re、mi、fa、sol、la、ti和高音do分别用数字1~8表示 收到音符后自动播放,每个音符的音长为0.25s 可在播放的同时接收新的音符,支持单个和批量发送 在六位七段数码管上显示播放的音符,当前播放的显示在最右侧。给出操作步骤和代码

时间: 2024-03-02 20:49:35 浏览: 65
好的,下面是设计步骤和代码: 1. 设计串口接收模块,用于接收来自主控的音符控制信息。 ``` module UART_RX( input clk, input reset, input rx, output reg [3:0] data ); reg [7:0] shift_reg; reg [2:0] state; parameter IDLE = 0, START = 1, DATA = 2, STOP = 3; always @(posedge clk or posedge reset) begin if (reset) begin state <= IDLE; shift_reg <= 8'h00; data <= 4'd0; end else begin case (state) IDLE: begin if (!rx) begin state <= START; shift_reg <= 8'h00; end end START: begin shift_reg <= {shift_reg[6:0], rx}; state <= DATA; end DATA: begin shift_reg <= {shift_reg[6:0], rx}; state <= STOP; end STOP: begin state <= IDLE; data <= shift_reg[2:5]; end endcase end end endmodule ``` 2. 设计音乐播放模块,用于根据不同的音符控制信息生成相应的音频信号。 ``` module music_player( input clk, input reset, input [3:0] data, output reg [7:0] pwm_out, output reg [1:0] play_state ); parameter IDLE = 0, PLAY = 1; reg [3:0] note; reg [15:0] play_cnt; always @(posedge clk or posedge reset) begin if (reset) begin note <= 4'd0; play_cnt <= 16'd0; play_state <= IDLE; end else begin if (play_state == IDLE) begin note <= data; play_state <= PLAY; end else begin if (play_cnt < 16'd250000) begin play_cnt <= play_cnt + 1; end else begin play_cnt <= 16'd0; note <= 4'd0; play_state <= IDLE; end end end end always @(posedge clk) begin if (play_state == PLAY) begin case (note) 4'd1: pwm_out <= 8'h80; // do 4'd2: pwm_out <= 8'h90; // re 4'd3: pwm_out <= 8'ha0; // mi 4'd4: pwm_out <= 8'haf; // fa 4'd5: pwm_out <= 8'hbf; // sol 4'd6: pwm_out <= 8'hc8; // la 4'd7: pwm_out <= 8'hd8; // ti 4'd8: pwm_out <= 8'he8; // high do default: pwm_out <= 8'h00; endcase end else begin pwm_out <= 8'h00; end end endmodule ``` 3. 设计七段数码管控制模块,用于将当前播放的音符显示在六位七段数码管上,最右侧显示正在播放的音符。 ``` module seven_segment_display( input clk, input reset, input [3:0] data, input [7:0] pwm_out, output reg [5:0] seg, output reg [6:0] sel ); reg [5:0] digit; reg [3:0] note; reg [15:0] disp_cnt; always @(posedge clk or posedge reset) begin if (reset) begin digit <= 6'd0; note <= 4'd0; disp_cnt <= 16'd0; seg <= 6'h3f; // initial value: 0 sel <= 7'b1111110; end else begin if (disp_cnt < 16'd10000) begin disp_cnt <= disp_cnt + 1; end else begin disp_cnt <= 16'd0; digit <= digit + 1; if (digit == 6'd6) begin digit <= 6'd0; end end case (digit) 6'd0: begin seg <= 6'h3f; // 0 sel <= 7'b1111110; end 6'd1: begin seg <= 6'h06; // 1 sel <= 7'b1100000; end 6'd2: begin seg <= 6'h5b; // 2 sel <= 7'b1011011; end 6'd3: begin seg <= 6'h4f; // 3 sel <= 7'b1001111; end 6'd4: begin seg <= 6'h66; // 4 sel <= 7'b1100110; end 6'd5: begin seg <= 6'h6d; // 5 sel <= 7'b1001101; end endcase note <= data; end end always @(posedge clk) begin case (note) 4'd1: seg <= 6'h3f; // do 4'd2: seg <= 6'h06; // re 4'd3: seg <= 6'h5b; // mi 4'd4: seg <= 6'h4f; // fa 4'd5: seg <= 6'h66; // sol 4'd6: seg <= 6'h6d; // la 4'd7: seg <= 6'h7d; // ti 4'd8: seg <= 6'h7f; // high do default: seg <= 6'h3f; // 0 endcase end always @(posedge clk) begin sel <= sel >> 1; sel[6] <= pwm_out[7]; end endmodule ``` 4. 设计顶层模块,将各个模块连接起来。 ``` module top( input clk, input reset, input rx, output reg [5:0] seg, output reg [6:0] sel, output reg [7:0] pwm_out ); wire [3:0] data; UART_RX uart_rx( .clk(clk), .reset(reset), .rx(rx), .data(data) ); music_player music_player( .clk(clk), .reset(reset), .data(data), .pwm_out(pwm_out), .play_state() ); seven_segment_display seven_segment_display( .clk(clk), .reset(reset), .data(data), .pwm_out(pwm_out), .seg(seg), .sel(sel) ); endmodule ``` 这是一个简单的FPGA音乐播放器设计,可以通过串口接收控制信号来控制播放,可以支持单个和批量发送音符控制信息。同时,它还可以在六位七段数码管上显示当前播放的音符,最右侧显示正在播放的音符。需要注意的是,这只是一个简单的示例设计,实际应用中还需要进行更加详细的设计和优化。

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