如图8.17所示,本实例将用到FPGA内部的PLL资源,输入FPGA引脚上的25MHz时钟,配置PLL使其输出4路分别为12.5MHz、25MHz、50MHz和100MHz的时钟信号,这4路时钟信号又分别驱动4个不同位宽的计数器不停的计数工作,这些计数器的最高位最终输出用于控制4个不同的LED亮灭。由于这4个时钟频率都有一定的倍数关系,所以我们也很容易通过调整合理的计数器位宽,达到4个LED闪烁一致的控制。
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xa0
cy4.v模块代码解析
先来看cy4.v模块的代码,它是工程的顶层模块,主要做接口定义和模块例化,一般不会在这个模块中做任何的具体逻辑设计。
首先是接口部分,只有时钟、复位和8个LED信号。
modulexa0cy4(
inputxa0ext_clk_25m,xa0//外部输入25MHz时钟信号
inputxa0ext_rst_n,xa0//外部输入复位信号,低电平有效
output[7:0]xa0ledxa0//8个LED指示灯接口
);
接着这里申明5个wire类型的信号,所有在不同模块间接口的信号,在它们的上级模块中都必须定义为wire类型,这里有4个不同频率的时钟以及由PLL的lock信号引出的复位信号sys_rst_n。
wirexa0clk_12m5;xa0//PLL输出12.5MHz时钟
wirexa0clk_25m;xa0//PLL输出25MHz时钟
wirexa0clk_50m;xa0//PLL输出50MHz时钟
wirexa0clk_100m;xa0//PLL输出100MHz时钟
wirexa0sys_rst_n;xa0//PLL输出的locked信号,作为FPGA内部的复位信号,低电平复位,高电平正常工作
PLL是我们配置的IP核模块,它需要在我们的代码中例化,如下所示。
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//PLL例化
pll_controllerxa0pll_controller_instxa0(
.aresetxa0(xa0!ext_rst_nxa0),
.inclk0xa0(xa0ext_clk_25mxa0),
.c0xa0(xa0clk_12m5xa0),
.c1xa0(xa0clk_25mxa0),
.c2xa0(xa0clk_50mxa0),
.c3xa0(xa0clk_100mxa0),
.lockedxa0(xa0sys_rst_nxa0)
);
最后4个LED闪烁控制模块的例化,它们的源码都是led_controller.v模块,但它们的名称不一样,分别为uut_led_controller_clk12m5、uut_led_controller_clk25m、uut_led_controller_clk50m、uut_led_controller_clk100m。这样的定义方式最终实现效果不同于软件的函数调用,软件的函数调用只有一个函数,分时复用;而FPGA的这种代码例化却会实现4个完全一样的硬件逻辑。当然了,这4个模块还略有不同,就是两个名称中间的“#(n)”,n有23、24、25和26,这个是输入到led_controller.v模块的一个参数,大家别急,后面我们马上就会提到它。
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//12.5MHz时钟进行分频闪烁,计数器为23位
led_controllerxa0#(23)xa0uut_led_controller_clk12m5(
.clk(clk_12m5),xa0//时钟信号
.rst_n(sys_rst_n),xa0//复位信号,低电平有效
.sled(led[0])xa0//LED指示灯接口
);
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//25MHz时钟进行分频闪烁,计数器为24位
led_controllerxa0#(24)xa0uut_led_controller_clk25m(
.clk(clk_25m),xa0//时钟信号
.rst_n(sys_rst_n),xa0//复位信号,低电平有效
.sled(led[1])xa0//LED指示灯接口
);
//-------------------------------------
//25MHz时钟进行分频闪烁,计数器为25位
led_controllerxa0#(25)xa0uut_led_controller_clk50m(
.clk(clk_50m),xa0//时钟信号
.rst_n(sys_rst_n),xa0//复位信号,低电平有效
.sled(led[2])xa0//LED指示灯接口
);
//-------------------------------------
//25MHz时钟进行分频闪烁,计数器为26位
led_controllerxa0#(26)xa0uut_led_controller_clk100m(
.clk(clk_100m),xa0//时钟信号
.rst_n(sys_rst_n),xa0//复位信号,低电平有效
.sled(led[3])xa0//LED指示灯接口
);
//-------------------------------------
//高4位LED指示灯关闭
assignxa0led[7:4]xa0=xa04'b1111;
endmodule
led_controller.v模块代码解析
led_controller.v模块代码如下,这里重点注意我们上面刚刚提到的输入参数。在代码中,有“parameterxa0CNT_HIGHxa0=xa024;”这样的定义,若是例化这个模块的上层接口中不定义“#(n)”,则表示“parameterxa0CNT_HIGHxa0=xa024;”语句生效,若是定义的“#(n)”中的n值与代码中定义的24不同,那么以n为最终值。
modulexa0led_controller(
inputxa0clk,xa0//时钟信号
inputxa0rst_n,xa0//复位信号,低电平有效
outputxa0sledxa0//LED指示灯接口
);
parameterxa0CNT_HIGHxa0=xa024;xa0//计数器最高位
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reg[(CNT_HIGH-1):0]xa0cnt;xa0//24位计数器
//cnt计数器进行循环计数
alwaysxa0@xa0(posedgexa0clkxa0orxa0negedgexa0rst_n)
if(!rst_n)xa0cntxa0<=xa00;
elsexa0cntxa0<=xa0cnt+1'b1;
assignxa0sledxa0=xa0cnt[CNT_HIGH-1];
endmodule
xa0