2.4 PWM呼吸燈(dēng)

第(dì)四(sì)章(zhāng)  PWM呼吸燈(dēng)

1 項目背景

  随着LED在(zài)照明(míng)領域的(de)不(bù)斷發(fà)展(zhǎn)，其控制方(fāng)式也(yě)越来(lái)越多(duō)樣(yàng)化(huà)，形成(chéng)不(bù)同(tóng)的(de)視覺效果(guǒ)。相比較的(de)只(zhī)具備“開(kāi)”“關(guān)”功能(néng)的(de)傳統LED照明(míng)，能(néng)够实現(xiàn)從0到(dào)100%光(guāng)的(de)亮(liàng)度(dù)的(de)調节(jié)的(de)LED燈(dēng)，在(zài)家(jiā)裝(zhuāng)燈(dēng)飾、舞(wǔ)美燈(dēng)光(guāng)等領域的(de)需求更(gèng)为(wèi)突出(chū)。

  呼吸燈(dēng)是(shì)指燈(dēng)光(guāng)由(yóu)高(gāo)到(dào)暗(àn)的(de)逐漸變(biàn)化(huà)，感(gǎn)覺好(hǎo)像是(shì)人(rén)在(zài)呼吸。所(suǒ)謂的(de)“呼吸燈(dēng)”就(jiù)是(shì)根(gēn)據(jù)人(rén)的(de)呼吸頻率通(tòng)过(guò)光(guāng)的(de)強(qiáng)弱(ruò)表(biǎo)現(xiàn)出(chū)来(lái)：呼吸分(fēn)为(wèi)两(liǎng)个(gè)过(guò)程，一(yī)个(gè)是(shì)“呼”的(de)过(guò)程，一(yī)个(gè)是(shì)“吸”的(de)过(guò)程。其廣泛應(yìng)用(yòng)于(yú)手(shǒu)機(jī)之上(shàng)，并成(chéng)为(wèi)各(gè)大品牌(pái)手(shǒu)機(jī)的(de)賣(mài)點(diǎn)之一(yī)。如(rú)果(guǒ)你的(de)手(shǒu)機(jī)里(lǐ)面(miàn)有(yǒu)未处理的(de)通(tòng)知，比如(rú)说(shuō)未接来(lái)電(diàn)，未查收(shōu)的(de)短(duǎn)信(xìn)等，呼吸燈(dēng)就(jiù)会(huì)由(yóu)暗(àn)到(dào)亮(liàng)的(de)變(biàn)化(huà)，像呼吸一(yī)樣(yàng)那(nà)麼(me)有(yǒu)节(jié)奏，起到(dào)一(yī)个(gè)通(tòng)知提(tí)醒的(de)作用(yòng)。

呼吸燈(dēng)的(de)設計(jì)方(fāng)法有(yǒu)很多(duō)，有(yǒu)的(de)是(shì)用(yòng)單片(piàn)機(jī)産生(shēng)PWM（脈沖宽(kuān)度(dù)調制）来(lái)驅動(dòng)LED，也(yě)有(yǒu)采用(yòng)555定(dìng)时(shí)器来(lái)做。電(diàn)路(lù)利用(yòng)電(diàn)容充放(fàng)電(diàn)原理，較为(wèi)簡單。

脈宽(kuān)調制（Pulse Width Modelation，PWM），是(shì)利用(yòng)微处理器/FPGA的(de)數字(zì)輸出(chū)来(lái)对(duì)模拟電(diàn)路(lù)進(jìn)行控制的(de)一(yī)種(zhǒng)非(fēi)常有(yǒu)效的(de)技術(shù)，廣泛應(yìng)用(yòng)在(zài)测量(liàng)、通(tòng)信(xìn)、功率控制與(yǔ)變(biàn)換等许多(duō)領域。PWM數字(zì)信(xìn)号(hào)從处理器到(dào)被(bèi)控系(xì)統都是(shì)數字(zì)形式，无需數模轉(zhuǎn)換。

航模中(zhōng)的(de)控制信(xìn)号(hào)大多(duō)是(shì)PWM信(xìn)号(hào)，比如(rú)FUTABA,JR等舵機(jī)的(de)控制都采用(yòng)PWM方(fāng)式。

發(fà)射機(jī)給(gěi)接收(shōu)機(jī)一(yī)串脈沖，比如(rú)基礎脈宽(kuān)是(shì)100ms，那(nà)麼(me)發(fà)射機(jī)的(de)脈宽(kuān)變(biàn)大时(shí)，比如(rú)增大为(wèi)150ms，那(nà)麼(me)接收(shōu)機(jī)就(jiù)控制舵機(jī)正(zhèng)向(xiàng)旋轉(zhuǎn)，發(fà)射的(de)脈宽(kuān)減小时(shí)，比如(rú)減小为(wèi)50ms，那(nà)麼(me)接收(shōu)機(jī)就(jiù)控制舵機(jī)逆向(xiàng)旋轉(zhuǎn)。

  PWM是(shì)一(yī)種(zhǒng)对(duì)模拟信(xìn)号(hào)電(diàn)平進(jìn)行數字(zì)編碼的(de)方(fāng)法。通(tòng)过(guò)高(gāo)分(fēn)辨率計(jì)數器的(de)使用(yòng)，方(fāng)波(bō)的(de)占空比被(bèi)調制用(yòng)来(lái)对(duì)一(yī)个(gè)具體(tǐ)模拟信(xìn)号(hào)的(de)電(diàn)平進(jìn)行編碼。PWM信(xìn)号(hào)仍然是(shì)數字(zì)的(de)，因(yīn)为(wèi)在(zài)給(gěi)定(dìng)的(de)任何时(shí)刻，滿幅值的(de)直(zhí)流供電(diàn)要(yào)麼(me)完全(quán)有(yǒu)（ON），要(yào)麼(me)完全(quán)无（OFF）。電(diàn)壓或(huò)電(diàn)流源是(shì)以(yǐ)一(yī)種(zhǒng)通(tòng)（ON）或(huò)斷（OFF）的(de)重(zhòng)複脈沖序列被(bèi)加到(dào)模拟負载上(shàng)去(qù)的(de)。通(tòng)的(de)时(shí)候即是(shì)直(zhí)流供電(diàn)被(bèi)加到(dào)負载上(shàng)的(de)时(shí)候，斷的(de)时(shí)候即是(shì)供電(diàn)被(bèi)斷開(kāi)的(de)时(shí)候。只(zhī)要(yào)带(dài)宽(kuān)足够，任何模拟值都可(kě)以(yǐ)使用(yòng)PWM進(jìn)行編碼。

通(tòng)俗来(lái)说(shuō)，PWM就(jiù)是(shì)連(lián)續的(de)、一(yī)定(dìng)比例占空比的(de)脈沖信(xìn)号(hào)。通(tòng)过(guò)控制占空比来(lái)实現(xiàn)不(bù)同(tóng)的(de)控制。簡單地(dì)，我(wǒ)们(men)可(kě)以(yǐ)認为(wèi)PWM就(jiù)是(shì)一(yī)種(zhǒng)方(fāng)波(bō)。如(rú)图(tú)所(suǒ)示：

图(tú) 176

PWM波(bō)形图(tú)

PWM实現(xiàn)呼吸燈(dēng)的(de)原理

當輸出(chū)为(wèi)低電(diàn)平时(shí)控制LED燈(dēng)，當輸出(chū)低電(diàn)平时(shí)，燈(dēng)亮(liàng)，當輸出(chū)高(gāo)電(diàn)平时(shí)，燈(dēng)滅。如(rú)果(guǒ)一(yī)直(zhí)輸出(chū)低電(diàn)平，則燈(dēng)一(yī)直(zhí)亮(liàng)；如(rú)果(guǒ)一(yī)直(zhí)輸出(chū)高(gāo)電(diàn)平，則燈(dēng)一(yī)直(zhí)暗(àn)；如(rú)果(guǒ)50%时(shí)間(jiān)輸出(chū)低電(diàn)平，50%时(shí)間(jiān)輸出(chū)高(gāo)電(diàn)平，則燈(dēng)会(huì)暗(àn)一(yī)些。所(suǒ)以(yǐ)占空比会(huì)影響到(dào)LED燈(dēng)的(de)明(míng)暗(àn)程度(dù)。

另(lìng)一(yī)个(gè)影響LED亮(liàng)度(dù)的(de)是(shì)PWM波(bō)形的(de)周期(qī)。試想(xiǎng)一(yī)下(xià)，如(rú)果(guǒ)PWM的(de)周期(qī)是(shì)2秒(miǎo)，占空比为(wèi)50%，那(nà)我(wǒ)们(men)看(kàn)到(dào)的(de)是(shì)将是(shì)LED暗(àn)1秒(miǎo)、亮(liàng)1秒(miǎo)，而(ér)不(bù)是(shì)半亮(liàng)的(de)狀态。只(zhī)是(shì)我(wǒ)们(men)提(tí)高(gāo)PWM的(de)周期(qī)，才能(néng)看(kàn)到(dào)半亮(liàng)的(de)狀态。根(gēn)據(jù)經(jīng)验(yàn)值，PWM的(de)周期(qī)是(shì)10毫(háo)秒(miǎo)为(wèi)宜。

也(yě)就(jiù)是(shì)说(shuō)，控制高(gāo)低電(diàn)平的(de)时(shí)間(jiān)，也(yě)就(jiù)是(shì)占空比（高(gāo)電(diàn)平占周期(qī)的(de)百(bǎi)分(fēn)比，例如(rú)上(shàng)面(miàn)是(shì)60%），以(yǐ)及(jí)控制PWM的(de)周期(qī)，就(jiù)可(kě)以(yǐ)控制燈(dēng)的(de)亮(liàng)暗(àn)程度(dù)。

2 設計(jì)目标(biāo)

本(běn)工程实現(xiàn)一(yī)个(gè)控制LED燈(dēng)亮(liàng)度(dù)的(de)功能(néng)，具體(tǐ)要(yào)求：上(shàng)電(diàn)後(hòu)，LED燈(dēng)顯示接近(jìn)于(yú)滅，然後(hòu)在(zài)10秒(miǎo)內(nèi)，每隔2秒(miǎo)，亮(liàng)度(dù)變(biàn)化(huà)一(yī)次(cì)，逐漸變(biàn)亮(liàng)。在(zài)下(xià)一(yī)个(gè)10秒(miǎo)內(nèi)，每隔2秒(miǎo)，亮(liàng)度(dù)變(biàn)化(huà)一(yī)次(cì)，逐漸變(biàn)暗(àn)。總(zǒng)而(ér)言之，就(jiù)是(shì)20秒(miǎo)一(yī)次(cì)循环(huán)，每隔2秒(miǎo)變(biàn)化(huà)一(yī)次(cì)，前(qián)10秒(miǎo)亮(liàng)度(dù)增大，後(hòu)10秒(miǎo)，亮(liàng)度(dù)減小。

開(kāi)發(fà)板的(de)硬(yìng)件(jiàn)原理图(tú)

图(tú) 177

上(shàng)板效果(guǒ)图(tú)如(rú)下(xià)图(tú)所(suǒ)示。

图(tú) 178

3 設計(jì)实現(xiàn)

3.1 頂层信(xìn)号(hào)

新建目录(lù)：D:mdy_bookpwmled。在(zài)該目录(lù)中(zhōng)，新建一(yī)个(gè)名为(wèi)pwmled.v的(de)文(wén)件(jiàn)，并用(yòng)GVIM打(dǎ)開(kāi)，開(kāi)始編写代(dài)碼。

我(wǒ)们(men)先(xiān)分(fēn)析一(yī)下(xià)板子上(shàng)的(de)LED燈(dēng)。板子上(shàng)的(de)每个(gè)LED燈(dēng)，都有(yǒu)一(yī)个(gè)信(xìn)号(hào)與(yǔ)之相連(lián)，这(zhè)个(gè)信(xìn)号(hào)一(yī)端連(lián)着LED，另(lìng)一(yī)端連(lián)着FPGA。FPGA控制这(zhè)根(gēn)線(xiàn)，就(jiù)可(kě)以(yǐ)控制LED燈(dēng)的(de)亮(liàng)、滅以(yǐ)及(jí)亮(liàng)度(dù)。當FPGA将这(zhè)根(gēn)線(xiàn)輸出(chū)为(wèi)0时(shí)，LED要(yào)亮(liàng)；當FPGA将这(zhè)根(gēn)線(xiàn)輸出(chū)为(wèi)1时(shí)，这(zhè)个(gè)LED燈(dēng)就(jiù)滅；FPGA通(tòng)过(guò)輸出(chū)一(yī)个(gè)PWM波(bō)形，并且控制占空比，就(jiù)可(kě)以(yǐ)实現(xiàn)LED的(de)亮(liàng)度(dù)控制。

下(xià)面(miàn)表(biǎo)格表(biǎo)示了(le)硬(yìng)件(jiàn)電(diàn)路(lù)图(tú)的(de)連(lián)接關(guān)系(xì)。

綜上(shàng)所(suǒ)述，我(wǒ)们(men)这(zhè)个(gè)工程需要(yào)三(sān)个(gè)信(xìn)号(hào)，时(shí)鐘(zhōng)clk，複位rst_n和(hé)輸出(chū)信(xìn)号(hào)led。将module的(de)名稱定(dìng)義为(wèi)pwmled。为(wèi)此(cǐ)，代(dài)碼如(rú)下(xià)：

其中(zhōng)clk、rst_n是(shì)輸入(rù)信(xìn)号(hào)，led是(shì)輸出(chū)信(xìn)号(hào)，并且三(sān)个(gè)信(xìn)号(hào)都是(shì)1比特(tè)的(de)，根(gēn)據(jù)这(zhè)些信(xìn)息，我(wǒ)们(men)補充輸入(rù)輸出(chū)端口(kǒu)定(dìng)義。代(dài)碼如(rú)下(xià)：

3.2 信(xìn)号(hào)設計(jì)

我(wǒ)们(men)首先(xiān)分(fēn)析一(yī)下(xià)需求：上(shàng)電(diàn)後(hòu)，LED燈(dēng)顯示接近(jìn)于(yú)滅，然後(hòu)在(zài)10秒(miǎo)內(nèi)，每隔2秒(miǎo)，亮(liàng)度(dù)變(biàn)化(huà)一(yī)次(cì)，逐漸變(biàn)亮(liàng)。在(zài)下(xià)一(yī)个(gè)10秒(miǎo)內(nèi)，每隔2秒(miǎo)，亮(liàng)度(dù)變(biàn)化(huà)一(yī)次(cì)，逐漸變(biàn)暗(àn)。總(zǒng)而(ér)言之，就(jiù)是(shì)20秒(miǎo)一(yī)次(cì)循环(huán)，每隔2秒(miǎo)變(biàn)化(huà)一(yī)次(cì)，前(qián)10秒(miǎo)亮(liàng)度(dù)增大，後(hòu)10秒(miǎo)，亮(liàng)度(dù)減小。

另(lìng)外(wài)，根(gēn)據(jù)PWM的(de)原理，通(tòng)过(guò)控制PWM的(de)占空比就(jiù)可(kě)以(yǐ)实現(xiàn)亮(liàng)度(dù)控制。占空比越大（高(gāo)電(diàn)平时(shí)間(jiān)越长，低電(diàn)平时(shí)間(jiān)越低），燈(dēng)的(de)亮(liàng)度(dù)越暗(àn)。

根(gēn)據(jù)这(zhè)个(gè)原理，可(kě)以(yǐ)翻譯成(chéng)：FPGA控制led信(xìn)号(hào)，輸出(chū)PWM波(bō)形，并調整占空比。調整方(fāng)法：20秒(miǎo)一(yī)次(cì)循环(huán)，每隔2秒(miǎo)變(biàn)化(huà)led的(de)占空比一(yī)次(cì)，前(qián)10秒(miǎo)占空比變(biàn)大，後(hòu)10秒(miǎo)，占空比變(biàn)小。

由(yóu)于(yú)需求沒(méi)有(yǒu)说(shuō)明(míng)具體(tǐ)的(de)占空比是(shì)多(duō)少(shǎo)，那(nà)我(wǒ)们(men)就(jiù)自(zì)行制定(dìng)一(yī)下(xià)占空比，读(dú)者(zhě)可(kě)以(yǐ)在(zài)上(shàng)板时(shí)，根(gēn)據(jù)視覺效果(guǒ)，調整占空比的(de)大小。自(zì)行制定(dìng)的(de)占空比如(rú)下(xià)：

第(dì)1个(gè)2秒(miǎo)內(nèi)，占空比为(wèi)95%；

第(dì)2个(gè)2秒(miǎo)內(nèi)，占空比为(wèi)85%；

第(dì)3个(gè)2秒(miǎo)內(nèi)，占空比为(wèi)70%；

第(dì)4个(gè)2秒(miǎo)內(nèi)，占空比为(wèi)50%；

第(dì)5个(gè)2秒(miǎo)內(nèi)，占空比为(wèi)20%；

第(dì)6个(gè)2秒(miǎo)內(nèi)，占空比为(wèi)20%；

第(dì)7个(gè)2秒(miǎo)內(nèi)，占空比为(wèi)50%；

第(dì)8个(gè)2秒(miǎo)內(nèi)，占空比为(wèi)70%；

第(dì)9个(gè)2秒(miǎo)內(nèi)，占空比为(wèi)85%；

第(dì)10个(gè)2秒(miǎo)內(nèi)，占空比为(wèi)95%。

然後(hòu)按上(shàng)面(miàn)的(de)过(guò)程循环(huán)。

PWM的(de)波(bō)的(de)周期(qī)，根(gēn)據(jù)經(jīng)验(yàn)值可(kě)以(yǐ)設为(wèi)10毫(háo)秒(miǎo)。

根(gēn)據(jù)上(shàng)述分(fēn)析，这(zhè)个(gè)led信(xìn)号(hào)的(de)變(biàn)化(huà)情(qíng)況如(rú)下(xià)：

图(tú) 179

第(dì)1次(cì)持(chí)續时(shí)間(jiān)2秒(miǎo)，每10毫(háo)秒(miǎo)輸出(chū)一(yī)个(gè)PWM波(bō)（9.5毫(háo)秒(miǎo)时(shí)變(biàn)低）；

第(dì)2次(cì)持(chí)續时(shí)間(jiān)2秒(miǎo)，每10毫(háo)秒(miǎo)輸出(chū)一(yī)个(gè)PWM波(bō)（8.5毫(háo)秒(miǎo)时(shí)變(biàn)低）；

第(dì)3次(cì)持(chí)續时(shí)間(jiān)2秒(miǎo)，每10毫(háo)秒(miǎo)輸出(chū)一(yī)个(gè)PWM波(bō)（7.0毫(háo)秒(miǎo)时(shí)變(biàn)低）；

第(dì)4次(cì)持(chí)續时(shí)間(jiān)2秒(miǎo)，每10毫(háo)秒(miǎo)輸出(chū)一(yī)个(gè)PWM波(bō)（5.0毫(háo)秒(miǎo)时(shí)變(biàn)低）；

第(dì)5次(cì)持(chí)續时(shí)間(jiān)2秒(miǎo)，每10毫(háo)秒(miǎo)輸出(chū)一(yī)个(gè)PWM波(bō)（2.0毫(háo)秒(miǎo)时(shí)變(biàn)低）；

第(dì)6次(cì)持(chí)續时(shí)間(jiān)2秒(miǎo)，每10毫(háo)秒(miǎo)輸出(chū)一(yī)个(gè)PWM波(bō)（2.0毫(háo)秒(miǎo)时(shí)變(biàn)低）；

第(dì)7次(cì)持(chí)續时(shí)間(jiān)2秒(miǎo)，每10毫(háo)秒(miǎo)輸出(chū)一(yī)个(gè)PWM波(bō)（5.0毫(háo)秒(miǎo)时(shí)變(biàn)低）；

第(dì)8次(cì)持(chí)續时(shí)間(jiān)2秒(miǎo)，每10毫(háo)秒(miǎo)輸出(chū)一(yī)个(gè)PWM波(bō)（7.0毫(háo)秒(miǎo)时(shí)變(biàn)低）；

第(dì)9次(cì)持(chí)續时(shí)間(jiān)2秒(miǎo)，每10毫(háo)秒(miǎo)輸出(chū)一(yī)个(gè)PWM波(bō)（8.5毫(háo)秒(miǎo)时(shí)變(biàn)低）；

第(dì)10次(cì)持(chí)續时(shí)間(jiān)2秒(miǎo)，每10毫(háo)秒(miǎo)輸出(chū)一(yī)个(gè)PWM波(bō)（9.5毫(háo)秒(miǎo)时(shí)變(biàn)低）；

從中(zhōng)我(wǒ)们(men)可(kě)以(yǐ)得到(dào)有(yǒu)以(yǐ)下(xià)幾(jǐ)个(gè)計(jì)數器：計(jì)數10毫(háo)秒(miǎo)时(shí)間(jiān)的(de)計(jì)數器；計(jì)數2秒(miǎo)时(shí)間(jiān)的(de)計(jì)數器以(yǐ)及(jí)計(jì)數第(dì)1~10次(cì)的(de)計(jì)數器。

計(jì)數10毫(háo)秒(miǎo)的(de)計(jì)數器的(de)設計(jì)思(sī)路(lù)。本(běn)工程的(de)工作时(shí)鐘(zhōng)是(shì)50MHz，即周期(qī)为(wèi)20ns，計(jì)數器計(jì)數到(dào)10_000_000/20=500_000个(gè)，我(wǒ)们(men)就(jiù)能(néng)知道(dào)10毫(háo)秒(miǎo)时(shí)間(jiān)到(dào)了(le)。另(lìng)外(wài)，由(yóu)于(yú)該計(jì)數器是(shì)不(bù)停地(dì)計(jì)數，永遠(yuǎn)不(bù)停止的(de)，可(kě)以(yǐ)認为(wèi)加1条(tiáo)件(jiàn)一(yī)直(zhí)有(yǒu)效，可(kě)写成(chéng)：assign add_cnt==1。該計(jì)數器一(yī)共(gòng)要(yào)數500_000个(gè)。綜上(shàng)所(suǒ)述，該計(jì)數器的(de)代(dài)碼如(rú)下(xià)。

2秒(miǎo)时(shí)間(jiān)計(jì)數器的(de)設計(jì)思(sī)路(lù)。本(běn)工程的(de)工作时(shí)鐘(zhōng)是(shì)50MHz，即周期(qī)为(wèi)20ns，計(jì)數器計(jì)數到(dào)2_000_000_000/20=100_000_000个(gè)，我(wǒ)们(men)就(jiù)能(néng)知道(dào)2秒(miǎo)时(shí)間(jiān)到(dào)了(le)。这(zhè)是(shì)一(yī)種(zhǒng)設計(jì)思(sī)路(lù)。但我(wǒ)们(men)也(yě)可(kě)以(yǐ)以(yǐ)10毫(háo)秒(miǎo)为(wèi)基礎，通(tòng)过(guò)數有(yǒu)2_000_000_000/10_000_000=200个(gè)10毫(háo)秒(miǎo)时(shí)間(jiān)，就(jiù)能(néng)知道(dào)2秒(miǎo)时(shí)間(jiān)到(dào)了(le)。所(suǒ)以(yǐ)該計(jì)數器的(de)加1条(tiáo)件(jiàn)是(shì)end_cnt0，一(yī)共(gòng)有(yǒu)數200个(gè)。綜上(shàng)所(suǒ)述，該計(jì)數器的(de)代(dài)碼如(rú)下(xià)。

第(dì)1~第(dì)10次(cì)計(jì)數器的(de)設計(jì)思(sī)路(lù)。該計(jì)數器是(shì)每隔2秒(miǎo)就(jiù)会(huì)加1，也(yě)就(jiù)是(shì)end_cnt1的(de)时(shí)候，就(jiù)会(huì)加1；該計(jì)數器一(yī)共(gòng)要(yào)數10个(gè)。綜上(shàng)所(suǒ)述，該計(jì)數器的(de)代(dài)碼如(rú)下(xià)。

有(yǒu)了(le)这(zhè)三(sān)个(gè)計(jì)數器，我(wǒ)们(men)来(lái)思(sī)考輸出(chū)信(xìn)号(hào)led的(de)變(biàn)化(huà)。概括起来(lái)，led有(yǒu)两(liǎng)个(gè)變(biàn)化(huà)點(diǎn)：變(biàn)0和(hé)變(biàn)1。變(biàn)0的(de)原因(yīn)都是(shì)在(zài)10毫(háo)秒(miǎo)計(jì)數器數到(dào)一(yī)定(dìng)个(gè)數时(shí)變(biàn)0，但这(zhè)个(gè)計(jì)數是(shì)会(huì)變(biàn)的(de)，那(nà)麼(me)我(wǒ)们(men)可(kě)以(yǐ)假設为(wèi)x，也(yě)就(jiù)是(shì)數到(dào)x个(gè)时(shí)，led變(biàn)0。變(biàn)1則是(shì)由(yóu)于(yú)10毫(háo)秒(miǎo)計(jì)數时(shí)間(jiān)到(dào)了(le)，也(yě)就(jiù)是(shì)end_cnt0时(shí)，led變(biàn)1 。綜上(shàng)所(suǒ)述，led信(xìn)号(hào)的(de)代(dài)碼如(rú)下(xià)：

最(zuì)後(hòu)我(wǒ)们(men)再来(lái)思(sī)考變(biàn)量(liàng)x。x是(shì)led變(biàn)0的(de)时(shí)間(jiān)。这(zhè)个(gè)时(shí)間(jiān)在(zài)不(bù)同(tóng)的(de)次(cì)數时(shí)，值会(huì)不(bù)相同(tóng)。例如(rú)第(dì)1次(cì)是(shì)數到(dào)9.5毫(háo)秒(miǎo)（cnt0數到(dào)475_000个(gè)），第(dì)2次(cì)則是(shì)在(zài)8.5毫(háo)秒(miǎo)（cnt0數到(dào)425_000个(gè)）。也(yě)就(jiù)是(shì)说(shuō)x的(de)值與(yǔ)第(dì)幾(jǐ)次(cì)有(yǒu)關(guān)，即與(yǔ)cnt2有(yǒu)關(guān)。根(gēn)據(jù)題(tí)意(yì)，可(kě)知x的(de)代(dài)碼如(rú)下(xià)：

此(cǐ)次(cì)，主(zhǔ)體(tǐ)程序已經(jīng)完成(chéng)。接下(xià)来(lái)是(shì)将module補充完整。

3.3 信(xìn)号(hào)定(dìng)義

接下(xià)来(lái)定(dìng)義信(xìn)号(hào)類(lèi)型。

cnt0是(shì)用(yòng)always産生(shēng)的(de)信(xìn)号(hào)，因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)reg。cnt0計(jì)數的(de)最(zuì)大值为(wèi)500_000，需要(yào)用(yòng)19根(gēn)線(xiàn)表(biǎo)示，即位宽(kuān)是(shì)19位。因(yīn)此(cǐ)代(dài)碼如(rú)下(xià)：

add_cnt0和(hé)end_cnt0都是(shì)用(yòng)assign方(fāng)式設計(jì)的(de)，因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)wire。并且其值是(shì)0或(huò)者(zhě)1，1个(gè)線(xiàn)表(biǎo)示即可(kě)。因(yīn)此(cǐ)代(dài)碼如(rú)下(xià)：

cnt1是(shì)用(yòng)always産生(shēng)的(de)信(xìn)号(hào)，因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)reg。cnt1計(jì)數的(de)最(zuì)大值为(wèi)200，需要(yào)用(yòng)8根(gēn)線(xiàn)表(biǎo)示，即位宽(kuān)是(shì)8位。因(yīn)此(cǐ)代(dài)碼如(rú)下(xià)：

add_cnt1和(hé)end_cnt1都是(shì)用(yòng)assign方(fāng)式設計(jì)的(de)，因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)wire。并且其值是(shì)0或(huò)者(zhě)1，1根(gēn)線(xiàn)表(biǎo)示即可(kě)。因(yīn)此(cǐ)代(dài)碼如(rú)下(xià)：

cnt2是(shì)用(yòng)always産生(shēng)的(de)信(xìn)号(hào)，因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)reg。cnt2計(jì)數的(de)最(zuì)大值为(wèi)9，需要(yào)用(yòng)4根(gēn)線(xiàn)表(biǎo)示，即位宽(kuān)是(shì)4位。因(yīn)此(cǐ)代(dài)碼如(rú)下(xià)：

add_cnt2和(hé)end_cnt2都是(shì)用(yòng)assign方(fāng)式設計(jì)的(de)，因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)wire。并且其值是(shì)0或(huò)者(zhě)1，1根(gēn)線(xiàn)表(biǎo)示即可(kě)。因(yīn)此(cǐ)代(dài)碼如(rú)下(xià)：

led是(shì)用(yòng)always方(fāng)式設計(jì)的(de)，因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)reg。并且其值是(shì)0或(huò)者(zhě)1，1根(gēn)線(xiàn)表(biǎo)示即可(kě)。因(yīn)此(cǐ)代(dài)碼如(rú)下(xià)：

x是(shì)用(yòng)always方(fāng)式設計(jì)的(de)，因(yīn)此(cǐ)類(lèi)型为(wèi)reg。并且其值是(shì)最(zuì)大是(shì)475_000，需要(yào)19根(gēn)線(xiàn)表(biǎo)示即可(kě)。因(yīn)此(cǐ)代(dài)碼如(rú)下(xià)：

至(zhì)此(cǐ)，整个(gè)代(dài)碼的(de)設計(jì)工作已經(jīng)完成(chéng)。下(xià)一(yī)步是(shì)新建工程和(hé)上(shàng)板查看(kàn)現(xiàn)象(xiàng)。

4 綜合與(yǔ)上(shàng)板

4.1 新建工程

首先(xiān)在(zài)d盤中(zhōng)創建名为(wèi)“pwmled”的(de)工程文(wén)件(jiàn)夾，将写的(de)代(dài)碼命名为(wèi)“pwmled.v”,頂层模块(kuài)名为(wèi)“pwmled”。

图(tú) 180

图(tú) 181

然後(hòu)打(dǎ)開(kāi)Quartus Ⅱ，點(diǎn)擊File下(xià)拉列表(biǎo)中(zhōng)的(de)New Project Wzard...新建工程選項。

图(tú) 182

3.在(zài)出(chū)現(xiàn)的(de)界面(miàn)中(zhōng)直(zhí)接點(diǎn)擊最(zuì)下(xià)方(fāng)的(de)“Next”。

图(tú) 183

4.之後(hòu)出(chū)現(xiàn)的(de)是(shì)工程文(wén)件(jiàn)夾、工程名、頂层模块(kuài)名設置界面(miàn)。按照之前(qián)的(de)命名進(jìn)行填写，第(dì)一(yī)欄選擇工程文(wén)件(jiàn)夾“pwmled”，第(dì)二(èr)欄選擇工程文(wén)件(jiàn)“pwmled.v”，最(zuì)後(hòu)一(yī)欄選擇頂层模块(kuài)名“pwmled”,然後(hòu)點(diǎn)擊”Next”，再出(chū)現(xiàn)的(de)界面(miàn)選擇empty project。

图(tú) 184

图(tú) 185

5.之後(hòu)是(shì)文(wén)件(jiàn)添加界面(miàn)。在(zài)上(shàng)方(fāng)一(yī)欄中(zhōng)添加之前(qián)写的(de)”pwmled.v”文(wén)件(jiàn)，點(diǎn)擊右(yòu)側的(de)“Add”按鈕，之後(hòu)文(wén)件(jiàn)還(huán)会(huì)出(chū)現(xiàn)在(zài)大方(fāng)框中(zhōng)，之後(hòu)點(diǎn)擊“Next”。

图(tú) 186

器件(jiàn)型号(hào)選擇界面(miàn)。在(zài)“Device family”处選擇Cyclone ⅣE，在(zài)“Available devices”处選擇EP4CE15F23C8，然後(hòu)點(diǎn)擊“Next”。

图(tú) 187

EDA工具界面(miàn)。該页(yè)面(miàn)用(yòng)默認的(de)就(jiù)行，直(zhí)接點(diǎn)擊最(zuì)下(xià)方(fāng)“Next”。

图(tú) 188

8.之後(hòu)出(chū)現(xiàn)的(de)界面(miàn)是(shì)我(wǒ)们(men)前(qián)面(miàn)的(de)設置的(de)總(zǒng)結，确認沒(méi)有(yǒu)錯誤後(hòu)點(diǎn)擊“Finish”。

图(tú) 189

4.2 綜合

1.新建工程步驟完成(chéng)後(hòu)，就(jiù)会(huì)出(chū)現(xiàn)以(yǐ)下(xià)界面(miàn)。在(zài)“Project Navigator”下(xià)選中(zhōng)要(yào)編譯的(de)文(wén)件(jiàn)，點(diǎn)擊上(shàng)方(fāng)工具欄中(zhōng)“Start Compilation”編譯按鈕（藍(lán)色(sè)三(sān)角(jiǎo)形）。

图(tú) 190

2.編譯成(chéng)功後(hòu)会(huì)出(chū)現(xiàn)以(yǐ)下(xià)界面(miàn)。

图(tú) 191

4.3 配置管(guǎn)脚

图(tú) 192

菜單欄中(zhōng)，選中(zhōng)Assignments，然後(hòu)選擇Pin Planner，就(jiù)会(huì)弹出(chū)配置管(guǎn)脚的(de)窗(chuāng)口(kǒu)。

图(tú) 193

在(zài)配置窗(chuāng)口(kǒu)最(zuì)下(xià)方(fāng)中(zhōng)的(de)location一(yī)列，參考下(xià)表(biǎo)中(zhōng)最(zuì)右(yòu)两(liǎng)列配置好(hǎo)FPGA管(guǎn)脚。

配置完成(chéng)後(hòu)，關(guān)閉Pin Planner，软(ruǎn)件(jiàn)自(zì)動(dòng)会(huì)保存管(guǎn)脚配置信(xìn)息。

4.4 再次(cì)綜合

图(tú) 194

在(zài)菜單欄中(zhōng)，選中(zhōng)Processing，然後(hòu)選擇Start Compilation，再次(cì)对(duì)整个(gè)工程進(jìn)行編譯和(hé)綜合。

图(tú) 195

出(chū)現(xiàn)上(shàng)面(miàn)的(de)界面(miàn)，就(jiù)说(shuō)明(míng)編譯綜合成(chéng)功。

4.5 連(lián)接開(kāi)發(fà)板

图(tú)中(zhōng)，下(xià)载器接入(rù)電(diàn)腦USB接口(kǒu)，電(diàn)源接入(rù)電(diàn)源，然後(hòu)摁下(xià)下(xià)方(fāng)藍(lán)色(sè)開(kāi)關(guān)，看(kàn)到(dào)開(kāi)發(fà)板燈(dēng)亮(liàng)。

图(tú) 196

4.6 上(shàng)板

1.双(shuāng)擊Tasks一(yī)欄中(zhōng)”Program Device”。

图(tú) 197

2.会(huì)出(chū)現(xiàn)如(rú)下(xià)界面(miàn)，點(diǎn)擊add file添加.sof文(wén)件(jiàn)，在(zài)左(zuǒ)側點(diǎn)擊“Start”，会(huì)在(zài)上(shàng)方(fāng)的(de)“Progress”处顯示進(jìn)度(dù)。

图(tú) 198

3.進(jìn)度(dù)条(tiáo)中(zhōng)提(tí)示成(chéng)功後(hòu)，即可(kě)在(zài)開(kāi)發(fà)板上(shàng)观察到(dào)相應(yìng)的(de)現(xiàn)象(xiàng)。