04、安路SparkRoad国产FPGA测评【学习篇】数码管显示

1nnocent 发表于 2022-7-27 22:54

本帖最后由 1nnocent 于 2022-7-23 21:42 编辑

    例程数码管实现999秒计时，精度为0.1秒，按照历程的功能，推测四位数码管应该为动态显示，即四位数码管的段选信号同时控制，轮流点亮位选信号。因为余晖效应人眼看四位数码管时四个数码管是同时亮的。动态显示的优点是节省IO资源，缺点是每个时刻只有一个数码管点亮，视觉效果上比静态数码管差（个人觉得没区别）。

    现在看一下数码管的原理图：通过原理图可知数码管为共阴极，位选信号由AN0,AN1,AN2,AN3控制，段选信号由CG，CC，CH，CD，CE，CA，CF，CB控制，由此可知为八段数码管。

      以下为四位位选控制信号和八段段选控制信号对应的FPGA引脚：

      接下来分析代码实现，首先是输入输出接口，这里除了时钟和复位（还不太习惯，安路这个板子没有复位输入，依然是“rst.v”来实现复位给寄存器赋初值）信号外还有位选信号sm_bit位宽为四，段选信号sm_seg位宽为八，此外还定义了一个常量CNT_TIME，具体值为2400_000,2400000个系统时钟周期刚好实现0.1s的计时功能，用于动态显示四个数码管。

    想要实现动态显示的话需要做到两布，一是段选信号的控制，数码管的四个位的段选都是并联的，所以只需要8个FPGA引脚来进行控制，如果只是给段选信号的话这时看到的现象是乱序的，因为这个段选信号包含了百位，十位，各位以及小数点后一位的段选信号；二是位选信号的控制，位选信号的作用是让段选信号在合适的时间在合适的位置显示，比如这次的段选信号是十位显示的数据，此时就让十位的数码管导通、下次的段选信号是个位的显示信号，下一次就选通个位的数码管点亮。

    

<pre>
<code>always@(posedge clk_24m or negedge rst_n) // 小数点后一位
begin
if(!rst_n)
sm_bit1_num <= 4'h0;
else if(cnt == CNT_TIME)//0.1s
begin
if(sm_bit1_num == 9)
sm_bit1_num <= 4'h0;
else
sm_bit1_num <= sm_bit1_num + 1'b1;
end
else
sm_bit1_num <= sm_bit1_num;
end

always@(posedge clk_24m or negedge rst_n) // 个位
begin
if(!rst_n)
sm_bit2_num <= 4'h0;
else if(cnt == CNT_TIME && sm_bit1_num == 9)
begin
if(sm_bit2_num == 10 )
sm_bit2_num <= 4'h0;
else
sm_bit2_num <= sm_bit2_num + 1;
end
else
sm_bit2_num <= sm_bit2_num;
end

always@(posedge clk_24m or negedge rst_n) // 十位
begin
if(!rst_n)
sm_bit3_num <= 4'h0;
else if(cnt == CNT_TIME && sm_bit2_num == 9 && sm_bit1_num == 9)
begin
if(sm_bit3_num == 10 )
sm_bit3_num <= 4'h0;
else
sm_bit3_num <= sm_bit3_num + 1;
end
else
sm_bit3_num <= sm_bit3_num;
end

always@(posedge clk_24m or negedge rst_n) // 百位
begin
if(!rst_n)
sm_bit4_num <= 4'h0;
else if(cnt == CNT_TIME && sm_bit3_num == 9 && sm_bit2_num == 9 && sm_bit1_num == 9)
begin
if(sm_bit4_num == 10)
sm_bit4_num <= 4'h0;
else
sm_bit4_num <= sm_bit4_num + 1;
end
else
sm_bit4_num <= sm_bit4_num;
end </code></pre>

    此端代码控制每位数码管显示的具体数字数字，此时还不是具体的段选信号。

<pre>
<code>always@(posedge clk_24m or negedge rst_n)
begin
if(!rst_n)
cnt_w <= 18'd0;
else if(cnt_w == 18'b111_111_111_111_111_111)// 0.1s 1/24M*262144
// else if(&cnt_w)
cnt_w <= 18'd0;
else
cnt_w <= cnt_w + 1;
end</code></pre>

    这里是位选信号变换的间隔，由cnt_w控制（18位）。

<pre>
<code>always@(posedge clk_24m or negedge rst_n)
begin
if(!rst_n)
sm_seg_num <= 4'h0;
else
begin
case( cnt_w )
2'b00:sm_seg_num <= sm_bit1_num;
2'b01:sm_seg_num <= sm_bit2_num;
2'b10:sm_seg_num <= sm_bit3_num;
2'b11:sm_seg_num <= sm_bit4_num;
endcase
end
end</code></pre>

    这里让四个位的具体数字幅值给段选寄存器sm_seg_num，后面根据这个寄存器的值选择具体的段选信号。这里sm_seg_num的幅值由上面提到的cnt_w高二位控制，刚好可以控制四个数码管，刚开始以为这里的cnt_w和计数器cnt的间隔是一致的，其实不然，计数器的间隔是0.1S也就是计数2400000次，而这里的cnt_w为18位，计数次数为262144次，比0.1S小，也就是说四位数码管以小于0.1S的间隔依次点亮。

<pre>
<code>always@(*)
begin
case ( sm_seg_num )
S0:
sm_seg_reg <= 8'hc0;
S1:
sm_seg_reg <= 8'hf9;
S2:
sm_seg_reg <= 8'ha4;
S3:
sm_seg_reg <= 8'hb0;
S4:
sm_seg_reg <= 8'h99;
S5:
sm_seg_reg <= 8'h92;
S6:
sm_seg_reg <= 8'h82;
S7:
sm_seg_reg <= 8'hf8;
S8:
sm_seg_reg <= 8'h80;
S9:
sm_seg_reg <= 8'h90;
default:sm_seg_reg <= 8'hc0;
endcase
end </code></pre>

    这里给段选寄存器sm_seg_num具体的段选信号。

    例程运行效果：

Wenjun99 发表于 2022-7-28 09:25

好材料，学习了，寄存器的值选择具体的段选信号，收藏学习

1nnocent 发表于 2022-7-28 10:29

Wenjun99 发表于 2022-7-28 09:25
好材料，学习了，寄存器的值选择具体的段选信号，收藏学习

例程材料写得好哈哈哈

 

 

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wangerxian 发表于 2022-7-28 14:38

这芯片性能如何，安路是国产做的最大的FPGA厂家吧？

1nnocent 发表于 2022-7-28 14:40

wangerxian 发表于 2022-7-28 14:38
这芯片性能如何，安路是国产做的最大的FPGA厂家吧？

才刚开始学不久，评估性能这方面可能还没什么概念

 

 

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