FPGA点亮LED和数据选择器

这篇文章可以说是入门FPGA的第一步吧，无论是学习51单片机、stm32，相信点灯是每个电子学生的基操。

1、点亮LED灯简介

• 1、需求分析
  “点亮LED灯”实验是使用开发板上的按键KEY来控制LED的亮灭。当按键没有被按下时，LED灯保持常灭；当按下按键时，LED灯被点亮。

• 2、LED的按键原理图：

• 3、LED的原理图：

2、绘制点亮LED的波形

我们要实现的逻辑就是：按键按下的时候，LED端口输出低电平。
因此实现的逻辑就是：按键低电平，LED端口低电平。按键高电平，LED高电平。

因此波形图可以绘制成下面的图片：

3、LED的RTL代码

module led
(       input wire key_in,
        output wire led_out
);
    assign led_out=key_in;
endmodule

4、LED的Testbench激励代码

`timescale 1ns/1ns

module tb_led();

reg key_in;
wire  led_out;
    
initial key_in<=1'b0;
//key_in:产生输入随机数，模拟按键的输入情况
always #10 key_in<={$random}%2;/*取模求余数，产生非负随机数0、1
                               每隔10ns产生一次随机数*/
//LED模块实例化    
led led_init(
    .key_in(key_in),
    .led_out(led_out)
);

endmodule

我们来解释一下timescale 1ns/1ns代码的作用

5、LED的波形仿真图解

6、数据选择器RTL代码

​MUX = Multiplexer = 数据选择器

module mux2_1(
    input wire in1,
    input wire in2,
    input wire sel,
    output reg out
);

always@(*) 
begin
    if(sel==1'b1)
        out=in1;
    else
        out=in2;
end

endmodule

7、数据选择器Testbench

`timescale 1ns/1ns

module tb_mux2_1();

reg in1;
reg in2;
reg sel;
wire out;

initial
    begin
        in1<=1'b0;
        in2<=1'b0;
        sel<=1'b0;
    end

always #10 in1 <= {$random} % 2;

always #10 in2 <= {$random} % 2;

always #10 sel <= {$random} % 2;

mux2_1 mux2_1_inst(
    .in1(in1),
    .in2(in2),
    .sel(sel),
    .out(out)
);

endmodule