FPGA/CPLD实验:制作8个LED周期闪烁

1 下载量 111 浏览量 更新于2024-09-01 收藏 328KB PDF 举报
该资源是一个关于FPGA/CPLD的实验教程,主要目标是教授如何制作一个简单的8个LED周期性闪烁的电路。实验使用QuartusII 5.0软件进行设计,并在自制开发板上进行实现,硬件部分涉及8个LED和一个时钟信号。程序设计通过计数器来控制LED的亮灭周期,实现0.5秒亮、0.5秒灭的效果。 在本次实验中,学生将学习以下几个关键知识点: 1. **FPGA/CPLD基础**:FPGA(Field-Programmable Gate Array)和CPLD(Complex Programmable Logic Device)都是可编程逻辑器件,用于实现数字电路的设计。它们允许用户根据需求配置内部逻辑,以实现各种功能。 2. **硬件原理图**:实验中提到的硬件原理图展示了8个LED的连接方式,以及如何通过短接帽JP1、JP5和空出JP2来选择使用所有LED。LED的管脚与FPGA的特定I/O引脚相连,通过低电平(0)使LED亮起。 3. **时钟信号**:时钟是数字系统中的关键信号,用于同步电路操作。实验中使用的是50MHz的晶振,为计数器提供时钟源。 4. **计数器设计**:周期性闪烁的实现依赖于计数器。当计数值达到一定阈值(如50MHz时钟周期的一半,即25MHz)时,计数器翻转输出状态,使得LED的状态反转,从而实现闪烁效果。 5. **VHDL/Verilog编程**:实验的源程序是用硬件描述语言(如VHDL或Verilog)编写的。这里展示的是Verilog代码,定义了一个名为`exp2`的模块,输入是时钟信号(CLK),输出是LED(LED)。代码中使用计数器和状态机的概念,以控制LED的亮灭。 6. **状态机**:虽然在示例代码中没有明确提及,但实现周期性闪烁通常涉及到一个简单的状态机,它根据时钟信号的上升沿改变状态,进而改变LED的状态。 7. **I/O控制**:通过设置FPGA的I/O口输出高低电平,控制LED的亮灭。在Verilog代码中,这通常是通过赋值语句(如`LED = ~LED;`)来实现的,使得LED的状态在每次时钟翻转时反转。 8. **模拟与实现**:在QuartusII软件中,设计者需要先仿真验证代码的正确性,然后将其下载到FPGA硬件上进行实际运行。 通过这个实验,学习者不仅可以掌握基本的FPGA/CPLD设计流程,还能了解数字逻辑、时钟信号、计数器和状态机等概念,为更复杂的数字系统设计打下基础。