FPGA电子琴设计：自动演奏模块与仿真教程

本教程详细介绍了如何在FPGA电子琴设计中实现自动演奏模块程序与仿真。主要内容围绕着一个名为"automusic"的VHDL实体展开，该实体的主要功能是处理自动演奏功能，接收系统时钟clk和键盘输入信号Auto，并将键盘输入转换为音符信号输出。实体中定义了输入端口clk、Auto和index2，以及输出端口index0。 设计目标是构建一个八音电子琴，能够通过键盘输入控制音响，并支持自动播放用户编写的乐曲。系统的核心组成部分包括数控分频器和乐曲存储模块。数控分频器负责将FPGA的基准频率进行分频，以产生不同音阶的频率，而乐曲存储模块则存储乐曲曲谱的真值表，通过计数器控制输出，作为节拍控制信号。 在顶层模块设计中，包含了自动演奏模块、音调发生器和数控分频器，它们共同协作实现电子琴的功能。自动演奏模块负责音乐存储，当设置为自动模式（auto=0）时，会播放存储的乐曲；而在手动模式下（auto=1），则根据键盘输入播放。 自动演奏模块的VHDL程序设计十分关键，它包含两个并行运行的进程：一个负责产生4Hz的时钟信号，用于控制音阶间的停顿时间；另一个负责音乐存储，允许用户自定义乐曲。这体现了模块的灵活性和可编程性。 音调发生器模块接收来自自动演奏模块的发声控制输入index，根据index中特定位的电平高低，输出对应的音阶分频预置值，进而控制数控分频器调整4MHz脉冲的频率，生成所需音阶。 最后，数控分频模块负责实际的频率分频，根据接收到的时基脉冲，生成1到7个不同音阶的音频信号，通过音响输出。 整个设计过程注重硬件与软件的结合，充分展示了在FPGA环境下实现复杂音乐功能的技术细节，对于理解FPGA在电子乐器设计中的应用具有重要意义。通过这个教程，读者可以学习到如何利用VHDL语言设计、实现和仿真自动演奏模块，为电子琴设计提供关键模块的支持。