FPGA长期历程程序

简介：
FPGA长期历程程序是指在FPGA（现场可编程门阵列）上设计并实现可以长时间运行或周期性重复执行的复杂算法和系统逻辑。这类程序通常应用于需要灵活硬件配置和高效数据处理的场景，如实时信号处理、嵌入式视觉应用及高性能计算等领域。 ### FPGA万年历程序知识点详解 #### 一、概述 本Verilog代码实现了一个基于现场可编程门阵列（FPGA）的万年历程序，主要功能是通过硬件逻辑实现一个电子闹钟，并具备时间设置的功能。该程序利用Verilog硬件描述语言编写，通过FPGA的可配置逻辑单元实现对时间的精确控制。 #### 二、核心模块说明 在本Verilog程序中，主要定义了一个名为`alarmclock`的模块，该模块的主要功能是接收输入信号并根据这些信号来更新内部状态，同时输出相应的控制信号。具体来说： - **模块定义**：`module alarmclock(clk_200Hz,EN,SW1,SW2,hour1,hour0,minute1,minute0,second1,second0,alarm,alarmclock_disp_select);` - **输入端口**： - `clk_200Hz`：外部时钟信号，用于驱动内部计数器。 - `EN`：闹钟设置使能信号，当此信号为高电平时，表示可以进行闹钟设置。 - `SW1`：用户输入按钮，用于在闹钟设置过程中选择不同的时间位。 - `SW2`：用户输入按钮，用于在闹钟设置过程中增加选定的时间位数值。 - `hour1, hour0, minute1, minute0, second1, second0`：表示当前时间的小时、分钟和秒的值。 - **输出端口**： - `alarm`：表示是否到达设定的闹钟时间的信号，如果为高电平，则表示已经到了设定的时间。 - `alarmclock_disp_select`：表示当前正在显示的闹钟设置位的选择信号，用于控制LED显示哪些时间位。 #### 三、程序逻辑分析 1. **闹钟时间匹配检测** ```verilog always begin if ((hour_set1 == hour1) && (hour_set0 == hour0) && (minute_set1 == minute1) && (minute_set0 == minute0) && (second_set1 == second1) && (second_set0 == second0)) alarm <= 1b1; else alarm <= 1b0; end ``` 此段代码通过比较当前时间和预设的闹钟时间来判断是否触发闹钟。如果当前时间和预设时间完全一致，则输出信号`alarm`被置为高电平，表示闹钟已经响起；反之则将其置为低电平。 2. **闹钟设置位选择** ```verilog always @(posedge SW1) begin if (EN == 1b1) begin if (disp_drive != 3b101) disp_drive <= disp_drive + 3b1; else disp_drive <= 3b000; end end ``` 当用户按下`SW1`按钮并且`EN`信号为高电平时，程序会根据`disp_drive`的当前值进行递增，以此来选择不同的时间位进行设置。如果所有位都已经被设置过，则重新从第一位开始设置。 3. **时间位值增加** ```verilog always @(posedge SW2) begin case (disp_drive) 3b000: ... // 设置小时的十位 3b001: ... // 设置小时的个位 3b010: ... // 设置分钟的十位 3b011: ... // 设置分钟的个位 3b100: ... // 设置秒的十位 3b101: ... // 设置秒的个位 endcase end ``` 当用户按下`SW2`按钮时，根据当前被选择的时间位，程序会增加对应位的值。为了确保时间的有效性，还需要检查每一位的最大值并进行适当的循环处理。 4. **显示控制** ```verilog always @(posedge clk_200Hz) begin case (disp_drive) 3b000: alarmclock_disp_select <= 6b100000; 3b001: alarmclock_disp_select <= 6b010000; 3b010: alarmclock_disp_select <= 6b001000; 3b011: alarmclock_disp_select <= 6b000100; 3b100: alarmclock_disp_select <= 6b000010;