EDA技术——按键控制LED实验

（ 201 —201 学年 第 学期 ）

课程名称：EDA技术 开课实验室： 年 月 日 年级、专业、班 学号 姓名 实验项目名称 教师评语 按键控制LED实验 A.了解□ A.强 □ A.达到□ A.规范□ A.详细□ B.基本了解□ B.中等 □ B.基本达到□ B.基本规范□ B.一般 □ 成绩 指导老师 该同学是否了解实验原理： 该同学的实验能力： 该同学的实验是否达到要求： 实验报告是否规范： 实验过程是否详细记录： C.不了解□ C.差 □ C.未达到□ C.不规范□ C.没有 □ 教师签名： 年 月 日

一、实验目的

1、 熟悉FPGA开发完整流程 2、 熟悉管脚分配，熟悉编程

二、实验设备

1、 带有quartusII 软件的PC 机一台。 2、 FPGA 实验箱以及电源线下载线。

三、实验要求

实现8 个SW 按键控制8 个led 灯亮灭。

四、实验原理

1、 按键控制led 灯原理：

本实验是通过按键的电平控制led灯。其示意图如图 2.1。

图 2.1按键控制led 示意图

8 个SW 按键控制相对的8 个led 灯，当SW1 在上方，其余按键在下方时，此时SW1 为高电平，这时SW1 对应的led 被点亮。 2、 模块符号：

图 2.2为按键控制led模块符号。

图 2.2 按键控制led 模块符号

3、 源码：

module key1(key,led);

input[7:0] key; output[7:0] led; reg[7:0] led; always@(key)

begin case(key)

8'b00000001:led<=8'b00000001; 8'b00000010:led<=8'b00000010; 8'b00000100:led<=8'b00000100; 8'b00001000:led<=8'b00001000; 8'b00010000:led<=8'b00010000; 8'b00100000:led<=8'b00100000; 8'b01000000:led<=8'b01000000; 8'b10000000:led<=8'b10000000; 8'b00000000:led<=8'b00000000; endcase end

endmodule

五、实验步骤

1、 打开quartusII 开发环境，建立工程、添加相应源文件（选目标芯片时，应采用EP2C35F672C8芯片）。 2、 分配管脚

1）修改tcl 文件：

➢ 要在FPGA硬件芯片上运行程序，通过管脚分配才能实现我们的程序与硬件的连接，所以，管脚分配是很重要的一步，若是分配不对，就不能实现预期效果。

➢ 其实，管脚分配也是很简单的。有一个文件，以.tcl为后缀名，这个文件不会编译自动生成，需针对相应的芯片编写。本实验不需自己编写此文件（已针对实验系统编写好setup_35.tcl），以后每次自己建立工程，只要把这个文件复制到自己的工程文件夹里就可以了，下面是这个文件的一部分内容。

#clk

set_location_assignment PIN_P1 -to clk #rst

set_location_assignment PIN_R4 -to rst #led

set_location_assignment PIN_H23 -to led\\[0\\] set_location_assignment PIN_G26 -to led\\[1\\] set_location_assignment PIN_G25 -to led\\[2\\] set_location_assignment PIN_K22 -to led\\[3\\] set_location_assignment PIN_G24 -to led\\[4\\] set_location_assignment PIN_G23 -to led\\[5\\] set_location_assignment PIN_P18 -to led\\[6\\] set_location_assignment PIN_N18 -to led\\[7\\]

➢ #号后的是注释，不是实质内容，这个文件里的内容格式都是这样的，包含了本实验的模块，包括clk，rst，led 等的管脚分配，其中用红色标注的部分是FPGA 芯片的引脚名，在做开发板时，FPGA 芯片和各个模块（led，key等）都连接好了，所以这些引脚也就和各个模块连着了。

➢ 用蓝色标注的部分是我们程序中的引脚名。这个文件就是把程序中的clk，led和开发板上的真的clk，led 连起来，这样程序才能在开发板上运行。我们只要保证程序中的引脚名和蓝色部分一样就好了，无论修改哪里，这个过程就是管脚分配，所以不管我们编辑什么程序，只要将蓝色部分改成我们编写程序的输入输出引脚名就行。

2) Run tcl 文件：

➢ 分配好管脚后，保存，我们还要run一下这个文件，来到quartus界面，看下图2.3

图2.3 Tools菜单栏

➢ 选择菜单tools，点击，在下拉菜单中选择tcl scripts，出现下图 2.4。

图 2.4 tcl scripts

➢ 选中图中蓝色部分，然后run，分配成功后，会出现下图 2.5。

图 2.5 引脚分配成功

➢ 分配成功后，如果是原理图输入的模块中clk 端会出现志，如果没分配成功，回去查看.tcl 文件是否有错。 3、 配置：

➢ 编译前要进行一项设置，如下图 2.6。

这样的标

图 2.6 配置目标芯片属性

➢ 在在图中蓝色部分右键，选择device，弹出界面如下图 2.7。

图 2.7 配置目标芯片属性

➢ 点击图标，弹出界面如下图 2.8。

图 2.8 配置目标芯片属性

➢ 点击图标，弹出界面如下图 2.9。

图 2.9 配置目标芯片属性

➢ 这里选择EPCS16，这是用来固化程序时用的，我们下载程序分两种方式，一种是下载到SDRAM 中，掉电程序丢失；另一种下载到flash 中，掉电不丢失。这项设置就是为了使程序正确下载到flash 中。设置好后确定。 4、 编译

Run 后就可以编译了，不成功检查程序或引脚分配。 5、 下载

1) 下载（掉电丢失）：

➢ 本实验不需要波形图仿真，编译成功后就开始在开发板上运行，我们先

用掉电丢失的下载方式。首先给实验板供上电，接上jtag接口。然后点击图标，打开下载器，把我们的程序下载到开发板上，如下图 2.10。

图 2.10 下载界面

➢ 下载器驱动装好后，如果上边第二个红框是no hardware，则点击hardware setup添加硬件，把生成的sof文件导入进来后，开始点start，下载成功后，如下图2.11。

图 2.11 jtag 模式下载完成

➢ 下载成功后，就在开发板上看到我们程序效果了，实现了跑马灯功能。 2) 下载（掉电不丢失）：

➢ 接下来我们试着用掉电不丢失的下载方式，这里这样设置，如下图 2.12。

➢ 导入pof 文件后，Start 开始下载，然后也能实现和jtag 下载一样的功能了，而且掉电也不会丢失，除非在烧进新的程序时，会自动擦出旧程序。

实验截图：

心得体会：经过这次实验，我对按键控制LED有了进一步的了解，对如何通过编程利用按键控制LED的亮灭，怎样调整LED 的闪烁频率有了进一步的经验。

六、思考练习

实现按键控制跑马灯，按1 键从左向右，按2 键从右到左，选目标芯片，本实验箱核心板采用EP2C35F672C8芯片.

module led_water(clk,led,key); input clk; input[1:0]key; output[7:0] led; reg[7:0] led; reg[50:0] cnt; reg[3:0] cntm;

always@(posedge clk) begin

If(key==2’b00)//当第一个按键按下时，灯从左向右亮，否则就从右向左亮 begin

if(cnt>=50000000) //判断是否延时到了规定时间 begin

cntm<=cntm+1; //cntm加1，灯向右移一个 cnt<=0; //计时清零 end else begin

cnt<=cnt+1; 计时加1 end

if(cntm>=8) //如果cntm大于等于8，就清零 begin

cntm<=0; end end else

if(cnt>=50000000) begin

cntm<=cntm-1; //cnmt减1，灯向左移一个 cnt<=0; end else

begin

cnt<=cnt+1; end

if(cntm<=0) //如果灯移到最左边，就给cnmt赋值8，让流水灯从最左 //边开始亮

begin

cntm<=8; end

end

always@(posedge clk) begin

case(cntm)

0:led<=8'b10000000;//0 1:led<=8'b01000000;//1 2:led<=8'b00100000;//2 3:led<=8'b00010000;//3 4:led<=8'b00001000;//4 5:led<=8'b00000100;//5 6:led<=8'b00000010;//6 7:led<=8'b00000001;//7 default:led<=7'b00000000; endcase end endmodule