【连载】 FPGA Verilog HDL 系列实例--------乐曲演奏

本文将介绍如何使用FPGA和Verilog HDL编写乐曲演奏器件。我们将使用FPGA上的数字音频输出接口将Verilog HDL编写的音频信号输出到扬声器中，从而实现音乐的播放。

首先，我们需要确定使用的音乐文件。本例中，我们选择了著名的“小星星”歌曲。该歌曲包含了七个音符，分别是C4、C4、G4、G4、A4、A4、G4。我们需要将这些音符转换为相应的频率，并将这些频率表示为Verilog HDL中的数字信号。

其次，我们需要编写Verilog HDL代码来生成这些音符的频率。我们可以使用时钟信号和计数器来生成周期性的方波信号，并使用这些方波信号来产生不同的频率。例如，我们可以使用一个计数器来产生50MHz的时钟信号，并使用另一个计数器来产生不同频率的方波信号。我们可以根据不同频率的方波信号来产生不同的音符。

最后，我们需要将产生的音频信号输出到扬声器中。我们可以使用FPGA上的数字音频输出接口来实现这一点。该接口将数字信号转换为模拟信号，并将其输出到扬声器中。

下面是一个简单的Verilog HDL代码示例，用于生成“小星星”歌曲的音频信号：

module music_player (
    input clk,
    output wire speaker
    );

    reg [23:0] counter;
    reg [2:0] note;

    always @(posedge clk) begin
        counter <= counter + 1;
        case (note)
            3'b000: speaker <= (counter <= 238); // C4
            3'b001: speaker <= (counter <= 212); // D4
            3'b010: speaker <= (counter <= 189); // E4
            3'b011: speaker <= (counter <= 178); // F4
            3'b100: speaker <= (counter <= 159); // G4
            3'b101: speaker <= (counter <= 142); // A4
            3'b110: speaker <= (counter <= 126); // B4
            3'b111: speaker <= (counter <= 119); // C5
        endcase
    end

    always @(posedge clk) begin
        case (counter % 50000000)
            0: note <= 3'b000; // C4
            5000000: note <= 3'b000; // C4
            10000000: note <= 3'b100; // G4
            15000000: note <= 3'b100; // G4
            20000000: note <= 3'b101; // A4
            25000000: note <= 3'b101; // A4
            30000000: note <= 3'b100; // G4
            35000000: note <= 3'b100; // G4
            40000000: note <= 3'b000; // C4
            45000000: note <= 3'b000; // C4
            default: note <= note;
        endcase
    end

endmodule

在这个示例中，我们使用了50MHz的时钟信号来产生不同的频率。我们使用一个计数器来产生时钟信号，并使用另一个计数器来产生不同频率的方波信号。我们使用一个case语句来选择不同的音符，并将相应的方波信号输出到扬声器中。

这是一个简单的例子，用于说明如何使用FPGA和Verilog HDL编写乐曲演奏器件。实际上，我们可以使用更复杂的算法来产生更复杂的音频信号，并使用更复杂的接口来输出到扬声器中。但是，这个例子足以让您了解如何使用FPGA和Verilog HDL编写乐曲演奏器件。