特权同学课程：分频与按键控制模块解析

"特权同学的FPGA课程涵盖了初级学习者应掌握的基础知识，包括流水灯、分频器、数码管和VGA控制器等模块的实现。课程通过具体的Verilog代码实例来讲解，帮助理解FPGA设计的基本原理和方法。" 在FPGA设计中，分频是常见的时序控制任务，用于将较高频率的时钟信号转换为较低频率的信号。第一课讲解了分频器的实现。分频器`clkdiv`模块主要由以下几个部分组成： 1. 输入时钟`clk`: 这是一个50MHz的输入时钟信号。 2. 复位信号`rst_n`: 低电平有效，用于初始化模块状态。 3. 输出分频信号`clk_div`: 连接到蜂鸣器，其频率是输入时钟的1/20。 分频器的核心是分频计数器`cnt`，这里使用了一个20位的寄存器。在每个时钟边沿（无论是正沿还是负沿，即异步复位）计数器会增加1。当计数器达到预设的最大值（20'hfffff，即2048000次），就会翻转输出信号`clk_div_r`的值，从而实现分频。 在`clk_div_r`的更新过程中，如果复位有效（`rst_n`为0），则`clk_div_r`置0；否则，当计数器`cnt`达到最大值时，`clk_div_r`取反，这样`clk_div`的频率就变成了输入时钟的1/20，即2.5kHz，可用于驱动蜂鸣器。 第二课关注的是按键处理和LED控制。这个模块`sw_debounce`旨在解决按键抖动问题，防止因按键机械抖动引起的误操作。它有以下几个关键部分： 1. 输入时钟`clk`：同样为50MHz的主时钟信号。 2. 复位信号`rst_n`：低电平有效。 3. 三个独立按键输入`sw1_n`, `sw2_n`, `sw3_n`：低电平表示按键被按下。 4. 三个LED输出`led_d1`, `led_d2`, `led_d3`：由按键控制亮灭。 模块内部使用了寄存器`key_rst`和`key_rst_r`来存储和滤除按键的抖动。在每个时钟上升沿，`key_rst_r`会更新为当前按键的状态，通过比较`key_rst`和`key_rst_r`的差异，可以判断按键是否稳定地被按下或释放。当按键状态稳定后，相应的LED会被点亮或熄灭，实现按键控制LED的功能。 这些基础课程不仅教授了FPGA设计中的基本逻辑门和时序控制，还涉及到了实际应用中的抗抖动处理，对初学者来说是非常实用的入门资料。通过这两个实例，学习者可以了解如何使用Verilog编写FPGA程序，并实现简单的数字系统功能。