FPGA实现VHDL编程跑马灯控制

"该资源是关于使用VHDL编程实现跑马灯效果的教程，已在FPGA开发板上成功验证。主要涉及VHDL语言、时序逻辑、计数器和输出驱动等知识点。" 在电子设计自动化领域，VHDL（Very High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）是一种用于描述数字系统的硬件描述语言。本教程中，作者通过VHDL编程实现了一个跑马灯的逻辑功能，跑马灯是一种常见的LED显示效果，其中LED灯逐个点亮或熄灭，形成循环滚动的效果。 首先，代码引入了IEEE库中的三个标准包：`IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL`、`IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL`和`IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL`。`IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL`提供了标准逻辑数据类型和操作符，如`STD_LOGIC`和`STD_LOGIC_VECTOR`，`IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL`包含了二进制算术运算，而`IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL`则提供了无符号整数与`STD_LOGIC_VECTOR`之间的转换和算术运算。 接下来定义了实体`run_led`，它有3个输入端口：`clk`（时钟）、`rst_n`（复位，低电平有效）和1个输出端口`y`（8位LED输出）。`rst_n`用于初始化系统，`clk`则是控制信号，`y`将输出跑马灯的当前状态。 在架构`Behavioral`中，有两个并行执行的过程。第一个过程处理时钟和复位，定义了一个27位的计数器`counter`，当`rst_n`为低时，计数器清零；在时钟上升沿，计数器加1。这个计数器用于控制跑马灯的滚动速度。 第二个过程根据`counter`的高三位（24、25、26位）来确定当前LED的状态。这三个位被赋值给信号`cnt`，然后根据`cnt`的值来设置输出`y`。这里使用了一个`case`语句，当`cnt`分别等于"000"到"111"时，`y`的值会依次从"00000001"到"10000000"，实现了LED逐位亮起的跑马灯效果。 值得注意的是，这个实现假设`y`连接到一个8位的LED显示，每个LED对应`y`的一个位。在实际应用中，这个代码需要根据具体的FPGA开发板和硬件配置进行适当的修改。例如，如果LED的数量或排列方式不同，`y`的长度和`case`语句中的LED状态映射可能需要调整。 这个VHDL程序展示了如何用硬件描述语言实现一个简单的定时控制任务，对初学者理解和掌握VHDL编程以及FPGA设计具有很好的指导价值。