紫光同创FPGA入门指导：键控流水灯——紫光盘古系列22K开发套件实验教程（二）

盘古22K开发板（MES22GP）是基于紫光同创40nm工艺的Logos系列PGL22G芯片的一套全新的国产FPGA开发套件。开发板电源采用圣邦微SGM61032解决方案，HDMI 接口采用宏晶微 MS7200方案，更大程度实现国产化。预留 HDMI 收发接口用于图像验证及处理；10/100/1000M 以太网接口，方便各类高速通信系统验证。

一、盘古22K开发套件简介

MES22GP 扩展底板提供了 8 个用户按键（USER_KEY1～8）和 1 个重加载复位按键，重

加载按键通过一个延时复位芯片连接到 PGL22G 的 RSTN 管脚；8 个用户按键都连接到

PGL22G 的普通 IO 上，按键低电平有效，但按键按下时，IO 上的输入电压为低；当没有按下

按键时，IO 上的输入电压为高电平（详情请查看“MES22GP 开发板硬件使用手册”）。

二：实验目的

由 USER_KEY1 按键输入，切换 USER_LED1~ USER_LED8 的输出效果。

三：实验原理

实现框架如下：

（1）顶层实现按键切换 LED 的流水灯状态；

（2）需要设计一个输入控制模块及一个输出控制模块；

这个实验带大家将多个模块整合成为一个工程，涉及到的知识点有子模块设计、模块例化；

子模块的设计主要是依据功能定位，确定输入输出，再做具体的设计；

模块例化方式如下：

a.按键控制模块功能

接收按键输入信号。统计按键按下次数，由于流水灯模式是 3 种，计数统计范围是 0～2循环，将计数结果传递给 LED 控制模块；

根据需求输入信号有：时钟，按键；输出信号有：流水灯控制信号；

内部功能处理：

<1>内部需要对按键信号做消抖处理；

<2>按键触发计数器（计数值输出）改变继而调整流水灯的状态；

b.按键消抖模块

前后抖动时间约为 5～10ms，取按键抖动区间开始标识，持续 10-20ms 后标识归零，在抖

动区间内输出保持，非消抖区间，按键状态输出。

c.LED 控制模块功能

3 种流水灯模式有按键传递过来的计数控制切换，每一个 LED 的显示状态完整后进入下一

模式初始化。根据需求可得到如下信息：

输入信号：时钟，流水灯模式控制信号； 出信号：8bit 位宽的 LED 控制信号；

功能处理注意事项：流水灯状态切换点，不同状态的切换时如何初始化；

四：实验源码设计

a.顶层文件源码

b.按键控制模块

c.按键消抖模块

Verilog 中的 generate 语句常用于编写可配置的、可综合的 RTL 的设计结构。它可用于

创建模块的多个实例化，或者有条件的实例化代码块。

我们常用 generate 语句做三件事情。一个是用来构造循环结构，用来多次实例化某个模

块。一个是构造条件 generate 结构，用来在多个块之间最多选择一个代码块，条件 generate

结构包含 if--generate 结构和 case--generate 形式。还有一个是用来断言。

在 Verilog 中，generate 在建模（elaboration）阶段实施，出现预处理之后，正式模拟

仿真之前。因此。generate 结构中的所有表达式都必须是常量表达式，并在建模（elaboration）

时确定。例如，generate 结构可能受参数值的影响，但不受动态变量的影响。

Verilog 中的 generate 块创建了新的作用域和新的层次结构，就像实例化模块一样。因

此在尝试对 generate 块中的信号进行引用时，很容易因此混乱，因此请记住这一点。

（参考来源：知乎作者数字 IC 小站，Verilog 中 generate 的使用 - 知乎 (zhihu.com)）

d.LED 控制模块

五：实验现象

每按下一次 KEY1，LED 灯状态切换一次，总共三种 LED 模式供循环切换；

LED 模式一：从高位到低位的 LED 流水灯；

LED 模式二：隔一亮一交替点亮；

LED 模式三：从高位到低位暗灯流水；