FPGA入门：LED的FPGA控制 - 全文

　　LED显示:让你的FPGA板发光!

　　项目简介

　　该项目包括6个部分:

　　第一部分: LED闪烁

　　第二部分: LED是怎样工作的(发光二极管的工作原理)

　　第三部分: 改变发光二极管的亮度

　　第四部分: 7段数码管显示

　　第五部分: LED复用

　　第六部分: LED点阵显示

　　链接

　　美信的LED显示技术.

　　引脚复用 - 减少LED显示时使用的引脚数量.

　　LED闪烁

　　你有一个带LED的FPGA板吗?

　　试试下面这个简单的设计

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　　module LEDglow(clk, LED);input clk;output LED;reg [23:0] cnt;always @(posedge clk) cnt<=cnt+1;wire [3:0] PWM_input = cnt[23] ? cnt[22:19] : ~cnt[22:19];reg [4:0] PWM;always @(posedge clk) PWM <= PWM[3:0]+PWM_input;assign LED = PWM[4];endmodule

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　　注意："clk" 时钟信号的频率大约在 20MHz.

　　否则的话，LED闪烁得可能会太快或太慢。

　　LED是怎样工作的

　　用FPGA控制LED

　　理想的发光二极管控制器是一个电流源。

　　FPGA的输出引脚是电压源，简单的解决办法是添加一个串联电阻到LED，通

　　常电阻的大小取100到1K欧姆。

　　

 

　　LED基础

　　LED (发光二极管) 是一个当有点流流经它时会发光的半导体器件。

　　其符号看起来像二极管，有一个阴极和一个阳极。

　　

 

　　LED允许电流从一个方向导通，另一个方向截至，这点跟二极管是一样的

　　跟所有二极管一样，LED也有一个导通电压，大约在2.0V左右。

　　低于 2.0V 时, 不发光(没有电流流过LED).

　　高于 2.0V 时, LED导通，发光强度随着流经LED电流的大小而变化。

　　LED有两个极限参数:

　　最大正向电流(最大发光强度).通常在10 mA量级.

　　最大反向电压(尽管LED被反向偏置时没有电流流过它，但是也不要

　　加太大的反向电压).通常反向电压限制在5V，比通常的二极管低得多!

　　改变发光二极管的亮度

　　点亮或熄灭LED

　　下面是如何让LED闪烁的代码(开/关).

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　　module LEDblink(clk, LED);input clk; // clock typically from 10MHz to 50MHzoutput LED;// create a binary counterreg [32:0] cnt;always @(posedge clk) cnt<=cnt+1;assign LED = cnt[22]; // blink the LED at a few Hz (change

　　// the bit index to change the blinking rate)endmodule====================================================

　　使LED半亮

　　一种办法是增大串联在LED的电阻的阻值一倍。

　　另一种办法是通过FPGA驱动LED一半的时间。如果切换的速度足够快的话，LED看

　　起来就是半亮的。

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　　module LEDhalflit(clk, LED);input clk; // clk should be at least 200Hz. Anything above

　　//is fine (most FPGA boards have adequate clocks,

　　// running at a few 10's of MHz)output LED;reg toggle;always @(posedge clk) toggle<=~toggle;

　　// toggles at half

　　//the clk frequency

　　// (at least 100Hz)assign LED = toggle;endmodule====================================================

　　平滑的改变LED的亮度

　　对于LED亮度控制。PWM信号是一个理想的解决办法。

　　下面是使用4位数字来控制LED产生16个亮度等级的例子。

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　　module LED_PWM(clk, PWM_input, LED);input clk;input [3:0] PWM_input;

                                                         // 16 intensity levelsoutput LED;reg [4:0] PWM;always @(posedge clk) PWM <= PWM[3:0]+PWM_input;assign LED = PWM[4];endmodule=====================

　　LED呼吸闪烁

　　通过连续的改变LED的亮度，使得LED看起来像是在呼吸。

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　　module LEDglow(clk, LED);input clk;output LED;reg [23:0] cnt;always @(posedge clk) cnt<=cnt+1;wire [3:0] PWM_input = cnt[23] ? cnt[22:19] : ~cnt[22:19];

　　// ramp the PWM input up and downreg [4:0] PWM;always @(posedge clk) PWM <= PWM[3:0]+PWM_input;assign LED = PWM[4];endmodule====================================================

　　这跟我们在第一节展示的例子的HDL代码是一样的.