## LED流水灯

在[[5. 时钟分频|时钟分频]]实验中我们练习了如何处理时钟，接下来我们要学习如何利用时钟来完成时序逻辑。
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### 1. 硬件说明
流水灯实现是很常见的一个实验，虽然逻辑比较简单，但是里面也包含了实现时序逻辑的基本思想。要用FPGA实现流水灯有很多种方法，在这里我们会用两种不同的方法实现。
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1，模块化设计：在之前的实验中我们做了[[3. 3-8译码器|3-8译码器]]和[[5. 时钟分频|时钟分频]]，如果把这两个结合起来，我们就能搭建一个自动操作的流水LED显示。框图如下：
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{{ ::flashled.png |}}
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2，循环赋值：这是一种很简洁的实现流水灯效果逻辑，就是定义一个8位的变量，在每个时钟上升沿将最低位赋值给最高位，其他位右移一位，这就实现了循环赋值。这8位输出到LED就能实现流水灯。
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### 2. Verilog代码
模块化设计是用硬件描述语言进行数字电路设计的精髓，代码可重复利用。而且模块化的设计使得程序的结构也很清晰。这里我们首先看看流水灯的模块化设计。利用了之前的3-8译码器和分频器，你需要把这两个程序也拷贝到一个工程。
<code verilog>

// ********************************************************************
// >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> COPYRIGHT NOTICE <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
// ********************************************************************
// File name    : flashled.v
// Module name  : flashled
// Author       : STEP
// Description  : segment initial
// Web          : www.stepfpga.com
// 
// --------------------------------------------------------------------
// Code Revision History : 
// --------------------------------------------------------------------
// Version: |Mod. Date:   |Changes Made:
// V1.0     |2017/03/02   |Initial ver
// --------------------------------------------------------------------
// Module Function:流水灯的模块化设计

module flashled (clk,rst,led);

	input clk,rst;						
	output [7:0] led;				


        reg   [2:0] cnt ;                               //定义了一个3位的计数器，输出可以作为3-8译码器的输入
        
        wire clk1h;                                     //定义一个中间变量，表示分频得到的时钟，用作计数器的触发        

        //例化module decode38，相当于调用
        decode38 u1 (                                   
			.sw(cnt),                       //例化的输入端口连接到cnt，输出端口连接到led  
			.led(led)
			);
	
        //例化分频器模块，产生一个1Hz时钟信号		
        divide #(.WIDTH(32),.N(12000000)) u2 (         //传递参数
			.clk(clk),
			.rst_n(rst),                   //例化的端口信号都连接到定义好的信号
			.clkout(clk1h)
			);                             
	
        //1Hz时钟上升沿触发计数器，循环计数		
        always @(posedge clk1h or negedge rst)
	     if (!rst)
		cnt <= 0;
	     else
		cnt <= cnt +1;
		
        endmodule
        
 </code>
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模块化设计结构清晰，verilog语言是很灵活的。对于流水灯还有一种很简洁的实现方法。

<code verilog>

// ********************************************************************
// >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> COPYRIGHT NOTICE <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
// ********************************************************************
// File name    : flashled.v
// Module name  : flashled
// Author       : STEP
// Description  : segment initial
// Web          : www.stepfpga.com
// 
// --------------------------------------------------------------------
// Code Revision History : 
// --------------------------------------------------------------------
// Version: |Mod. Date:   |Changes Made:
// V1.0     |2017/03/02   |Initial ver
// --------------------------------------------------------------------
// Module Function:流水灯的模块化设计

module flashled (clk,rst,led);

	input clk,rst;						
	output [7:0] led;				
        
        wire clk1h;                                     //定义一个中间变量，表示分频得到的时钟，用作计数器的触发        

        //例化分频器模块，产生一个1Hz时钟信号		
        divide #(.WIDTH(32),.N(12000000)) u2 (         //传递参数
			.clk(clk),
			.rst_n(rst),                   //例化的端口信号都连接到定义好的信号
			.clkout(clk1h)
			);                             
	
        //1Hz时钟上升沿触发循环赋值	
        reg [7:0] led;
        always@(posedge clk1h or negedge rst)
	begin
		if(!rst)
			led <= 8'b11111110;            // <=为非阻塞赋值
		else 
			led <= {led[0],led[7:1]};      //当时钟上升沿来一次，执行一次赋值，赋值内容是led[0]与led[7:1]重新拼接成8位赋给led，相当于循环右移
	end	
        
 </code>  
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### 3. 引脚分配
按照下面表格定义输入输出信号
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^信号            ^引脚            ^信号              ^引脚    ^   
|  **clk**      |  J5            |  **led[3]**     |  M12     ^
|  **rst**      |  J9            |  **led[4]**     |  L15     ^
|  **led[0]**   |  N15           |  **led[5]**     |  K12    ^
|  **led[1]**   |  N14           |  **led[6]**     |  L11     ^
|  **led[2]**   |  M14           |  **led[7]**     |  K11     ^ 
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配置好以后编译下载程序。可以调整例化分频器时传递的参数来调整流水灯的速度。
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### 4. 小结

掌握了verilog里面例化module的用法，采用模块化设计程序。模块化设计是非常重要的FPGA设计思想。在下一节我们会学习按键的另外用法[[altera_7deb|按键消抖]]。