Quartus II中VHDL实现动态走马灯设计与步骤

在Quartus II中使用VHDL语言实现走马灯是一种常见的硬件描述语言编程任务，它允许设计师通过定义实体（entity）和结构体（architecture）来构建逻辑电路。在这个例子中，你将学习如何设计一个名为"light"的VHDL实体，它包含输入端口（cp和co）、输出端口（finalout）以及状态机来控制走马灯的显示。 首先，你需要在VHDL代码中导入必要的库并声明所需的类型和信号。`LIBRARY IEEE;` 和 `USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;` 分别引入了标准逻辑库，为后续的逻辑门操作提供了基础。接下来，定义了一个名为"light"的实体（entity），其中有两个输入端口：`cp` 和 `co`，它们是标准逻辑类型的输入；一个输出端口`finalout`，也是标准逻辑向量类型，用于显示7位的LED灯串。 实体内部，定义了一个名为`all_state`的状态类型，包括S0到S4五个状态，这代表走马灯的不同循环模式。此外，还声明了三个信号：`state` 表示当前状态，`a` 是一个辅助信号，`lightout` 存储显示的灯串状态，以及`clk` 和 `clk_tmp` 作为时钟信号。`signal cnt` 是一个计数器，用于控制走马灯的切换频率。 核心部分是两个过程：一个根据`cp`信号的变化更新计数器和时钟状态，另一个根据`clk` 和 `co` 的变化来控制灯串显示。当`cp`上升沿（'event and cp='1'）触发时，计数器会递增或重置，并更新时钟信号。而`clk` 和 `co` 的变化则用于控制走马灯的显示模式。当`co`为0时，灯串根据预设的映射关系依次改变，当`co`为1时，状态机会根据当前`state`值进行状态转移。 最后，当`clk`上升沿出现且`co`为1时，状态机根据`state`进行转移，每个状态对应不同的灯串显示，当遇到未知状态时，设置为初始状态"10000000"。 通过这个VHDL实现，你可以使用Quartus II工具进行综合、仿真和下载到实际硬件中，从而观察到走马灯的效果。理解并掌握这样的VHDL设计对于深入学习数字逻辑设计和FPGA/CPLD编程至关重要。