习题8 #第8章 Verilog有限状态机设计-3 #Verilog #Quartus #modelsim

3. 编写一个8路彩灯控制程序，要求彩灯有以下3种演示花型。

（1） 8路彩灯同时亮灭；

（2） 从左至右逐个亮（每次只有1路亮）；

（3） 8路彩灯每次4路灯亮，4路灯灭，且亮灭相间，交替亮灭。

在演示过程中，只有当一种花型演示完毕才能转向其他演示花型。

3.1 设计思路：8个灯，3种花型，顺序展示。穷举法。8个灯的所有花型状态，共计有：亮灭2种，

逐个亮8种，4亮4灭交替2种。即：8'b0000_0000,

8'b1111_1111,

8'b1000_0000,

... ...

共12种状态。

3.2 8路彩灯，3种花型，控制电路源码：

 1 // 8-bit light and 3 shows
 2 //2020-10-13
 3 // by YongFengXie
 4 module ex8_3(clk,rst_n,lamb);
 5 input clk;
 6 input rst_n;
 7 output reg [7:0] lamb;
 8
 9 reg [3:0] state;
10
11 parameter s0=4'b0000,
12           s1=4'b0001,
13           s2=4'b0011,
14           s3=4'b0010,
15           s4=4'b0110,
16           s5=4'b0111,
17           s6=4'b0101,
18           s7=4'b0100,
19           s8=4'b1100,
20           s9=4'b1101,
21           s10=4'b1111,
22           s11=4'b1110;
23
24 always @(posedge clk or negedge rst_n)
25 begin
26   if(!rst_n)
27     begin
28       state<=s0;
29       lamb<=8'b0000_0000; // all off
30     end
31   else
32     begin
33       case(state)
34         s0:begin                 // 1 mode
35              state<=s1;
36              lamb<=8'b0000_0000; // all off
37            end
38         s1:begin
39              state<=s2;
40              lamb<=8'b1111_1111; // all on
41            end
42         s2:begin                 // 2 mode
43              state<=s3;
44              lamb<=8'b1000_0000; // 1st on(from left to right)
45            end
46         s3:begin
47              state<=s4;
48              lamb<=8'b0100_0000; // 2nd on
49            end
50         s4:begin
51              state<=s5;
52              lamb<=8'b0010_0000; // 3rd on(from left to right)
53            end
54         s5:begin
55              state<=s6;
56              lamb<=8'b0001_0000; // 4th on
57            end
58         s6:begin
59              state<=s7;
60              lamb<=8'b0000_1000; // 5th on
61            end
62         s7:begin
63              state<=s8;
64              lamb<=8'b0000_0100; // 6th on
65            end
66         s8:begin
67              state<=s9;
68              lamb<=8'b0000_0010; // 7th on
69            end
70         s9:begin
71              state<=s10;
72              lamb<=8'b0000_0001; // 8th on
73            end
74         s10:begin                // 3 mode
75              state<=s11;
76              lamb<=8'b0101_0101; // 4 on 4 off
77            end
78         s11:begin
79              state<=s0;
80              lamb<=8'b1010_1010; // 4 on 4 off
81            end
82         default:begin
83                   state<=s0;
84                   lamb<=8'b0000_0000;
85                 end
86       endcase
87     end
88 end
89
90 endmodule

3.3 8路彩灯3种花型测试代码：

 1 //ex8_3 testbench
 2 //2020-10-13
 3 // by YongFengXie
 4 `timescale 1ns/1ns
 5 module ex8_3tb;
 6 reg clk;
 7 reg rst_n;
 8 wire [7:0] lamb;
 9
10 initial begin
11           clk=1'b0;
12           rst_n=1'b0;
13           #40 rst_n=1'b1;
14           #200 $stop;
15         end
16
17 always #5 clk=~clk;
18
19 ex8_3 ub(clk,rst_n,lamb);
20
21 endmodule

3.4  8路彩灯3种花型控制电路的仿真结果如图ex8_3_1所示：

图ex8_3_1 8路彩灯控制电路仿真结果

3.5 8路彩灯控制电路状态转化图如图ex8_3_2所示：

                         图ex8_3_2  8路彩灯控制电路状态转换图

3.6 总结：8路彩灯花型显示的控制电路采用了穷举法来规划12种状态。其中3种演示模式自动按顺序循环演示，可添加模式控制端口，手动切换不同模式。这里投机，省略。其实就是if else。另外，模式2，应该可以用右移来实验。