差别
这里会显示出您选择的修订版和当前版本之间的差别。
| 两侧同时换到之前的修订记录 前一修订版 后一修订版 | 前一修订版 | ||
|
10._交通灯 [2018/12/13 17:39] zhijun [Verilog代码] |
10._交通灯 [2021/10/05 23:40] (当前版本) gongyu |
||
|---|---|---|---|
| 行 1: | 行 1: | ||
| - | =====简易交通灯===== | + | ## 简易交通灯 |
| 本节将向您介绍Verilog语法之中的精髓内容——状态机，并且将利用状态机实现十字路口的交通灯。 | 本节将向您介绍Verilog语法之中的精髓内容——状态机，并且将利用状态机实现十字路口的交通灯。 | ||
| \\ | \\ | ||
| - | ====硬件说明与实现项目框图==== | + | ### 1. 硬件说明与实现项目框图 |
| - | ------- | + | |
| + | // | ||
| {{ ::jiaotongdeng.png?300 |}} | {{ ::jiaotongdeng.png?300 |}} | ||
| + | // | ||
| 上图为十字路口交通示意图分之路与主路，要求如下： | 上图为十字路口交通示意图分之路与主路，要求如下： | ||
| - | * 交通灯主路上绿灯持续15s的时间，黄灯3s的时间，红灯10s的时间； | + | * 交通灯主路上绿灯持续15s的时间，黄灯3s的时间，红灯10s的时间； |
| - | * 交通灯支路上绿灯持续7s的时间， 黄灯持续3秒的时间，红灯18秒的时间； | + | * 交通灯支路上绿灯持续7s的时间， 黄灯持续3秒的时间，红灯18秒的时间； |
| + | |||
| + | // | ||
| {{ ::状态机框架.png?300 |}} | {{ ::状态机框架.png?300 |}} | ||
| + | // | ||
| 根据上述要求，状态机设计框架分析如下： | 根据上述要求，状态机设计框架分析如下： | ||
| - | * S1:主路绿灯点亮，支路红灯点亮，持续15s的时间； | + | * S1:主路绿灯点亮，支路红灯点亮，持续15s的时间； |
| - | * S2:主路黄灯点亮，支路红灯点亮，持续3s的时间； | + | * S2:主路黄灯点亮，支路红灯点亮，持续3s的时间； |
| - | * S3:主路红灯点亮，支路绿灯点亮，持续10s的时间； | + | * S3:主路红灯点亮，支路绿灯点亮，持续10s的时间； |
| - | * S4:主路红灯点亮，支路黄灯点亮，持续3s的时间； | + | * S4:主路红灯点亮，支路黄灯点亮，持续3s的时间； |
| - | {{ ::状态示意图.png?300 |}} | + | // |
| - | ====Verilog代码==== | + | {{ ::状态示意图.png?500 |}} |
| - | ------ | + | // |
| + | |||
| + | ### 2. Verilog代码 | ||
| 首先是时钟分频部分： | 首先是时钟分频部分： | ||
| <code verilog> | <code verilog> | ||
| 行 55: | 行 63: | ||
| //DEFINE PARAMETER | //DEFINE PARAMETER | ||
| //******************* | //******************* | ||
| - | parameter WIDTH = 3; | + | parameter WIDTH = 3; |
| - | parameter N = 5; | + | parameter N = 5; |
| //******************* | //******************* | ||
| 行 72: | 行 80: | ||
| //******************** | //******************** | ||
| //REGS | //REGS | ||
| - | reg [WIDTH-1:0] cnt_p,cnt_n; | + | reg [WIDTH-1:0] cnt_p,cnt_n; |
| - | reg clk_p,clk_n; | + | reg clk_p,clk_n; |
| assign clkout = (N==1)?clk:(N[0])?(clk_p&clk_n):clk_p; | assign clkout = (N==1)?clk:(N[0])?(clk_p&clk_n):clk_p; | ||
| 行 140: | 行 148: | ||
| module traffic | module traffic | ||
| ( | ( | ||
| - | clk , //时钟 | + | clk , //时钟 |
| rst_n , //复位 | rst_n , //复位 | ||
| - | out //三色led代表交通灯 | + | out //三色led代表交通灯 |
| ); | ); | ||
| 行 149: | 行 157: | ||
| parameter S1 = 4'b00, //状态机状态编码 | parameter S1 = 4'b00, //状态机状态编码 | ||
| - | S2 = 4'b01, | + | S2 = 4'b01, |
| - | S3 = 4'b10, | + | S3 = 4'b10, |
| - | S4 = 4'b11; | + | S4 = 4'b11; |
| - | parameter time_s1 = 4'd15, //计时参数 | + | parameter time_s1 = 4'd15, //计时参数 |
| - | time_s2 = 4'd3, | + | time_s2 = 4'd3, |
| - | time_s3 = 4'd10, | + | time_s3 = 4'd7, |
| - | time_s4 = 4'd3; | + | time_s4 = 4'd3; |
| //交通灯的控制 | //交通灯的控制 | ||
| - | parameter led_s1 = 6'b101011, // LED2 绿色 LED1 红色 | + | parameter led_s1 = 6'b101011, // LED2 绿色 LED1 红色 |
| - | led_s2 = 6'b110011, // LED2 蓝色 LED1 红色 | + | led_s2 = 6'b110011, // LED2 蓝色 LED1 红色 |
| - | led_s3 = 6'b011101, // LED2 红色 LED1 绿色 | + | led_s3 = 6'b011101, // LED2 红色 LED1 绿色 |
| - | led_s4 = 6'b011110; // LED2 红色 LED1 蓝色 | + | led_s4 = 6'b011110; // LED2 红色 LED1 蓝色 |
| reg [3:0] timecont; | reg [3:0] timecont; | ||
| 行 170: | 行 178: | ||
| //产生1秒的时钟周期 | //产生1秒的时钟周期 | ||
| divide #(.WIDTH(32),.N(12000000)) CLK1H ( | divide #(.WIDTH(32),.N(12000000)) CLK1H ( | ||
| - | .clk(clk), | + | .clk(clk), |
| - | .rst_n(rst_n), | + | .rst_n(rst_n), |
| - | .clkout(clk1h)); | + | .clkout(clk1h)); |
| //第一段 同步逻辑 描述次态到现态的转移 | //第一段 同步逻辑 描述次态到现态的转移 | ||
| always @ (posedge clk1h or negedge rst_n) | always @ (posedge clk1h or negedge rst_n) | ||
| 行 186: | 行 193: | ||
| begin | begin | ||
| if(!rst_n) begin | if(!rst_n) begin | ||
| - | next_state = S1; | + | next_state = S1; |
| end | end | ||
| else begin | else begin | ||
| 行 273: | 行 280: | ||
| \\ | \\ | ||
| \\ | \\ | ||
| - | ====引脚分配==== | + | |
| - | ------- | + | ### 3. 引脚分配 |
| 小脚丫上正好有4路按键和4路开关，可以用来作为输入信号分别控制数码管的输出。按照下面表格定义输入输出信号 | 小脚丫上正好有4路按键和4路开关，可以用来作为输入信号分别控制数码管的输出。按照下面表格定义输入输出信号 | ||
| \\ | \\ | ||
| 行 287: | 行 295: | ||
| 配置好以后编译下载程序。您也可以试试修改程序，观察修改代码对于FPGA内部电路所造成的影响。\\ | 配置好以后编译下载程序。您也可以试试修改程序，观察修改代码对于FPGA内部电路所造成的影响。\\ | ||
| - | ====小结==== | + | ### 4. 小结 |
| - | ------ | + | |
| 状态机是一类很重要的时序逻辑电路，是许多数字系统的核心部件，掌握状态机的使用是利用FPGA与CPLD进行开发的一项必会技能，本小节的交通灯程序即是利用三段式状态机描述方法实现的，希望读者能够快速掌握这项技能。 | 状态机是一类很重要的时序逻辑电路，是许多数字系统的核心部件，掌握状态机的使用是利用FPGA与CPLD进行开发的一项必会技能，本小节的交通灯程序即是利用三段式状态机描述方法实现的，希望读者能够快速掌握这项技能。 | ||