LED顯示:讓你的FPGA板發(fā)光!

　　項目簡介

　　該項目包括6個部分:

　　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顯示時使用的引腳數(shù)量.

　　LED閃爍

　　你有一個帶LED的FPGA板嗎?

　　試試下面這個簡單的設(shè)計

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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

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　　注意："clk" 時鐘信號的頻率大約在 20MHz.

　　否則的話，LED閃爍得可能會太快或太慢。

　　LED是怎樣工作的

　　用FPGA控制LED

　　理想的發(fā)光二極管控制器是一個電流源。

　　FPGA的輸出引腳是電壓源，簡單的解決辦法是添加一個串聯(lián)電阻到LED，通

　　常電阻的大小取100到1K歐姆。

?

　　LED基礎(chǔ)

　　LED (發(fā)光二極管) 是一個當有點流流經(jīng)它時會發(fā)光的半導體器件。

　　其符號看起來像二極管，有一個陰極和一個陽極。

?

　　LED允許電流從一個方向?qū)ǎ硪粋€方向截至，這點跟二極管是一樣的

　　跟所有二極管一樣，LED也有一個導通電壓，大約在2.0V左右。

　　低于 2.0V 時, 不發(fā)光(沒有電流流過LED).

　　高于 2.0V 時, LED導通，發(fā)光強度隨著流經(jīng)LED電流的大小而變化。

　　LED有兩個極限參數(shù):

　　最大正向電流(最大發(fā)光強度).通常在10 mA量級.

　　最大反向電壓(盡管LED被反向偏置時沒有電流流過它，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

　　一種辦法是增大串聯(lián)在LED的電阻的阻值一倍。

　　另一種辦法是通過FPGA驅(qū)動LED一半的時間。如果切換的速度足夠快的話，LED看

　　起來就是半亮的。

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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

　　對于LED亮度控制。PWM信號是一個理想的解決辦法。

　　下面是使用4位數(shù)字來控制LED產(chǎn)生16個亮度等級的例子。

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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

　　通過連續(xù)的改變LED的亮度，使得LED看起來像是在呼吸。

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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====================================================

　　這跟我們在第一節(jié)展示的例子的HDL代碼是一樣的.