LED顯示

讓你的FPGA板發(fā)光!

項(xiàng)目簡(jiǎn)介

該項(xiàng)目包括6個(gè)部分:

• 第一部分: LED閃爍
• 第二部分: LED是怎樣工作的（發(fā)光二極管的工作原理）
• 第三部分: 改變發(fā)光二極管的亮度
• 第四部分: 7段數(shù)碼管顯示
• 第五部分: LED復(fù)用
• 第六部分: LED點(diǎn)陣顯示

鏈接

• 美信的LED顯示技術(shù).
• 引腳復(fù)用 - 減少LED顯示時(shí)使用的引腳數(shù)量.

LED閃爍

你有一個(gè)帶LED的FPGA板嗎？
試試下面這個(gè)簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)

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module LEDglow(clk, LED);input clk;output LED;reg [23:0] cnt;always @(posedge clk) cnt<=cnt+1;wire [3:0] PWM_input = cnt[23] ? cnt[22:19] : ~cnt[22:19];reg [4:0] PWM;always @(posedge clk) PWM <= PWM[3:0]+PWM_input;assign LED = PWM[4];endmodule==========================================================

注意："clk" 時(shí)鐘信號(hào)的頻率大約在 20MHz.
否則的話，LED閃爍得可能會(huì)太快或太慢。

LED是怎樣工作的

用FPGA控制LED

LED基礎(chǔ)

• LED允許電流從一個(gè)方向?qū)�通，另一個(gè)方向截至，這點(diǎn)跟二極管是一樣的
• 跟所有二極管一樣，LED也有一個(gè)導(dǎo)通電壓，大約在2.0V左右。
  • 低于 2.0V 時(shí), 不發(fā)光(沒(méi)有電流流過(guò)LED).
  • 高于 2.0V 時(shí), LED導(dǎo)通，發(fā)光強(qiáng)度隨著流經(jīng)LED電流的大小而變化。
• LED有兩個(gè)極限參數(shù):
  • 最大正向電流(最大發(fā)光強(qiáng)度).通常在10 mA量級(jí).
  • 最大反向電壓(盡管LED被反向偏置時(shí)沒(méi)有電流流過(guò)它，但是也不要
    加太大的反向電壓).通常反向電壓限制在5V，比通常的二極管低得多!

改變發(fā)光二極管的亮度

點(diǎn)亮或熄滅LED

下面是如何讓LED閃爍的代碼（開/關(guān)）.

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module LEDblink(clk, LED);input clk;     // clock typically from 10MHz to 50MHzoutput LED;// create a binary counterreg [32:0] cnt;always @(posedge clk) cnt<=cnt+1;assign LED = cnt[22];   // blink the LED at a few Hz (change
                        // the bit index to change the blinking rate)endmodule====================================================

使LED半亮

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module LEDhalflit(clk, LED);input clk;     // clk should be at least 200Hz. Anything above 
               //is fine (most FPGA boards have adequate clocks,
               // running at a few 10's of MHz)output LED;reg toggle;always @(posedge clk) toggle<=~toggle;     // toggles at half 
                                           //the clk frequency
                                           // (at least 100Hz)assign LED = toggle;endmodule====================================================

平滑的改變LED的亮度

對(duì)于LED亮度控制。PWM信號(hào)是一個(gè)理想的解決辦法。
下面是使用4位數(shù)字來(lái)控制LED產(chǎn)生16個(gè)亮度等級(jí)的例子。

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module LED_PWM(clk, PWM_input, LED);input clk;input [3:0] PWM_input;     // 16 intensity levelsoutput LED;reg [4:0] PWM;always @(posedge clk) PWM <= PWM[3:0]+PWM_input;assign LED = PWM[4];endmodule====================================================

LED呼吸閃爍

通過(guò)連續(xù)的改變LED的亮度，使得LED看起來(lái)像是在呼吸。

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module LEDglow(clk, LED);input clk;output LED;reg [23:0] cnt;always @(posedge clk) cnt<=cnt+1;wire [3:0] PWM_input = cnt[23] ? cnt[22:19] : ~cnt[22:19]; 
                        // ramp the PWM input up and downreg [4:0] PWM;always @(posedge clk) PWM <= PWM[3:0]+PWM_input;assign LED = PWM[4];endmodule====================================================

這跟我們?cè)诘谝还?jié)展示的例子的HDL代碼是一樣的.