FPGA学习之永恒的流水灯

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我们刚开始学习软件编程时，首先写的第一个代码是“Hello World”，而对于嵌入式或者单片机开发者，第一个硬件程序莫过于流水灯。

流水灯，顾名思义就是LED灯像流水一样闪烁。比如有n个灯，它的闪烁过程为：第1个灯亮->第2个灯亮->第3个灯亮->...->第n个灯亮->第1个灯亮->第2个灯亮->第3个灯亮->...一直这样循环下去，我们就会看到一个灯接着一个灯亮起来，如果亮的速度快一点儿的话，就像流水一样，也就是我们所说的流水灯。
我们这里以LED灯亮为高电平，灭为低电平，且有3个LED灯，将上述的操作过程抽象为数字时序，假设每个灯亮的时间为100ms，可得到如下的时序图：

是不是很清晰，每个灯亮的时间为100ms，第1个灯结束之后第2个灯亮，第2个结束之后第3个亮，第3个结束之后又开始第1个亮，依次循环。从图里面还可以看出从第1个灯开始到第3个灯结束，所用的总时间为300ms，其实这300ms就是循环一次的周期。

下面我们用FPGA来产生上面的时序并输出，使其对应到具体的LED灯上。这里还有个问题需要解决，我们FPGA的系统时钟为50MHz，其周期为20ns，现在我们需要一个周期为300ms的时间长度，那么需要计多少数，并且计数器需要多大的二进制位宽：Count=300ms/20ns=15000000=0xe4e1c0，将0xe4e1c0对应到二进制数上，其位宽为24位。既然知道了位宽及计数大小，下面我们开始编写流水灯的FPGA程序。

这就是流水灯的FPGA程序，使用Verilog语言编写，是不是很简单呀，是不是和C语言差不多呀~~~~

代码编写完毕之后，开始综合编译并编写TestBench测试文件进行仿真。

编写完TestBench测试文件之后调用Modelsim软件进行仿真，流水灯周期为300ms，这对Modelsim是一个很长的时间，此时基本电脑能卡死，仿真时间巨长，小编在这里试试看，能不能出现波形~~~~
终于仿真出来了，足足花了半个多小时的时间，才跑到600ms，内心是崩溃的~~~~

这就是仿真波形，是不是和我们前面抽象的数字时序波形一致呀~~~~
下面我们回到Quartus ii软件中，进行引脚分配和下载。