FPGA实现LED流水灯

一、在VsCode中写代码

1、建立工程项目文件water_led.v文件

2、打开项目文件，创建三个目录

3、打开文件trl，创建water_led.v文件

4、打开文件tb，创建water_led_tb.v文件

5、用VsCode打开water_led.v文件，编写源代码

module water_led (input                  clk,       // 输入时钟（50 MHz）input                  rst_n,     // 复位信号（低电平有效）input                  pause_sw,  // 暂停开关（高电平暂停，低电平运行）output reg [5:0]       led        // 输出 6 个 LED
);

parameter T = 50_000_000;             // 计数器最大值，用于生成 1 秒定时

reg [2:0] cstate;                     // 现态
reg [2:0] nstate;                     // 次态

// 状态划分
localparam state_led0 = 0;            // LED0 亮
localparam state_led1 = 1;           // LED1 亮
localparam state_led2 = 2;           // LED2 亮
localparam state_led3 = 3;           // LED3 亮
localparam state_led4 = 4;           // LED4 亮
localparam state_led5 = 5;           // LED5 亮

reg [25:0] cnt = 0;                   // 计时器赋初值为 0

// 计数器模块
always @(posedge clk or negedge rst_n) beginif (!rst_n)cnt <= 0;                     // 按下复位键，清零else if (cnt == T - 1)            // 计时器达到最大值，清零重新计数cnt <= 0;else if (!pause_sw)               // 如果未暂停，计数器继续计数cnt <= cnt + 1;
end

// 第一段：现态跟随次态，时序逻辑，非阻塞赋值
always @(posedge clk or negedge rst_n) beginif (!rst_n)cstate <= state_led0;         // 复位键被按下，当前状态设置为 LED0 亮else if (!pause_sw)               // 如果未暂停，更新状态cstate <= nstate;
end

// 第二段：组合逻辑，阻塞赋值
always @(*) beginif (!rst_n)nstate = state_led0;          // 复位时回到初始状态elsecase (cstate)state_led0: beginif (cnt == T - 1)      // 该状态持续时间为 1 秒，1 秒后跳转到下一个状态nstate = state_led1;elsenstate = state_led0;endstate_led1: beginif (cnt == T - 1)nstate = state_led2;elsenstate = state_led1;endstate_led2: beginif (cnt == T - 1)nstate = state_led3;elsenstate = state_led2;endstate_led3: beginif (cnt == T - 1)nstate = state_led4;elsenstate = state_led3;endstate_led4: beginif (cnt == T - 1)nstate = state_led5;elsenstate = state_led4;endstate_led5: beginif (cnt == T - 1)nstate = state_led0;elsenstate = state_led5;enddefault: nstate = state_led0; // 默认状态endcase
end

// 第三段：跟随状态输出
always @(posedge clk or negedge rst_n) beginif (!rst_n)led <= 6'b000001;              // 复位时点亮第一个 LEDelsecase (cstate)state_led0: led <= 6'b000001;state_led1: led <= 6'b000010;state_led2: led <= 6'b000100;state_led3: led <= 6'b001000;state_led4: led <= 6'b010000;state_led5: led <= 6'b100000;default: led <= 6'b000001; // 默认状态endcase
end

endmodule

6、用VsCode打开water_led_tb.v文件，编写仿真代码

`timescale 1ns / 1ps

module fsm3_led_tb;
// 输入信号reg clk;         // 输入时钟（50 MHz）reg rst_n;       // 复位信号（低电平有效）reg pause_sw;    // 暂停开关（高电平暂停，低电平运行）
// 输出信号wire [5:0] led;  // 6 个 LED 输出
// 实例化被测模块fsm3_led uut (.clk(clk),.rst_n(rst_n),.pause_sw(pause_sw),.led(led));
// 生成时钟信号initial beginclk = 0;forever #10 clk = ~clk; // 50 MHz 时钟周期 = 20 nsend
// 测试过程initial begin// 初始化信号rst_n = 0;      // 初始复位pause_sw = 0;   // 初始不暂停#20;            // 等待 20 ns
// 释放复位信号rst_n = 1;#200;           // 等待一段时间观察初始状态
// 测试正常流水灯效果pause_sw = 0;   // 不暂停#2_000_000;     // 运行 2 秒，观察 LED 变化
// 测试暂停功能pause_sw = 1;   // 暂停#1_000_000;     // 停留 1 秒，观察 LED 是否保持不变pause_sw = 0;   // 恢复#2_000_000;     // 再次运行 2 秒，观察 LED 变化
// 测试复位功能rst_n = 0;      // 触发复位#20;            // 等待复位完成rst_n = 1;      // 释放复位#200;           // 观察复位后的初始状态
// 结束仿真$stop;end

endmodule