深入理解Top-Down设计原理

系统顶层架构图

模块功能介绍

模块名	功能描述
Freq	时钟分频模块，用来分频产生慢时钟
LED_Driver	LED驱动，控制LED灯切换
Led_flow	系统顶层模块，负责子模块级联

顶层模块端口介绍

端口名	端口说明
Clk_sys	系统50MHz时钟输入
Rst_n	系统复位
Pio_led	LED驱动端口

4.1.3.4 系统内部连线介绍

连线名	连线说明
Clk_slow	分频得到的慢时钟信号

4.1.3.5 代码解释

LED_Driver 模块代码

/**************************************************** * Engineer : 梦翼师兄 * QQ : 761664056 * The module function:流水灯驱动模块 *****************************************************/ 01 module led_learn( 02 clk, //系统时钟输入 03 rst_n, //系统复位 04 pio_led//LED驱动输出 05 ); 06 //系统输入 07 input clk; //系统时钟输入 08 input rst_n; //系统复位 09 //系统输出 10 output reg [3:0]pio_led;//LED驱动输出 11 //中间寄存器定义 12 reg [1:0]state;//状态寄存器定义 13 14 //LED驱动逻辑 15 always@(posedge clk or negedge rst_n) 16 begin 17 if(!rst_n) 18 begin 19 pio_led<=4'b1111;//LED全部熄灭 20 state<=0;//寄存器赋初值 21 end 22 else begin 23 case(state) 24 0:begin 25 pio_led<=4'b0111;//第一个灯点亮 26 state<=1;//状态跳转 27 end 28 1:begin 29 pio_led<=4'b1011;//第二个灯点亮 30 state<=2;//状态跳转 31 end 32 2:begin 33 pio_led<=4'b1101;//第三个灯点亮 34 state<=3;//状态跳转 35 end 36 3:begin 37 pio_led<=4'b1110;//第四个灯点亮 38 state<=0;//状态跳转 39 end 40 default:state<=0; 41 endcase 42 end 43 end 44 endmodule

本模块代码就是我们之前做过的做基本状态机驱动模块，每来一个驱动时钟上升沿，状态发生一次跳转，LED值随之发生改变。

Freq 模块代码

/**************************************************** * Engineer : 梦翼师兄 * QQ : 761664056 * The module function:时钟分频模块 *****************************************************/ 01 module freq(clk,rst_n,clk_slow); 02 input clk;//系统50MHz时钟输入 03 input rst_n;//系统复位 04 05 output reg clk_slow;//慢时钟定义 06 07 reg [40:0]counter;//计数器定义 08 09 //时钟分频电路 10 always@(posedge clk or negedge rst_n) 11 begin 12 if(!rst_n) 13 begin 14 counter<=0;//计数器赋初值 15 clk_slow<=0;//慢时钟赋初值 16 end 17 else 18 begin 19 if(counter<12) 20 counter<=counter+1; 21 else 22 begin 23 counter<=0; 24 clk_slow<=~clk_slow; 25 end 26 end 27 end 28 endmodule

该模块的作用就是利用计数器实现分频：统计一定的快时钟个数，然后驱动慢时钟寄存器值发生翻转，输出慢时钟。

Led_flow模块代码

/**************************************************** * Engineer : 梦翼师兄 * QQ : 761664056 * The module function:流水灯顶层模块 *****************************************************/ 01 module Led_flow(clk,rst_n,pio_led); 02 input clk;//系统50MHz时钟输入 03 input rst_n;//系统复位 04 05 output [3:0]pio_led;//LED驱动输出 06 07 wire clk_slow;//慢时钟定义 08 09 freq freq( 10 .clk(clk), //系统时钟输入 11 .rst_n(rst_n),//系统复位 12 .clk_slow(clk_slow)//慢时钟输出 13 ); 14 15 led_learn led_learn( 16 .clk(clk_slow), //驱动时钟输入 17 .rst_n(rst_n), //系统复位 18 .pio_led(pio_led)//LED驱动输出 19 ); 20 21 endmodule

该模块为系统顶层模块，负责将分频模块和LED驱动模块进行组装级联。梦翼师兄强烈建议在顶层模块只做模块级联，绝对不要编写任何逻辑。

仿真代码

/**************************************************** * Engineer : 梦翼师兄 * QQ : 761664056 * The module function:流水灯测试模块 *****************************************************/ 01 `timescale 1ns/1ps //时间单位和精度定义 02 module tb; 03 04 //系统输入 05 reg clk; //系统时钟输入 06 reg rst_n; //系统复位 07 //系统输出 08 wire [3:0]pio_led;//LED驱动输出 09 10 initial 11 begin 12 clk=0; 13 rst_n=0; 14 #1000.1 rst_n=1; 15 end 16 17 always #10 clk=~clk;//50MHz时钟 18 19 Led_flow Led_flow( 20 .clk(clk), //系统时钟输入 21 .rst_n(rst_n), //系统复位 22 .pio_led(pio_led)//LED驱动输出 23 ); 24 endmodule

查看仿真波形如下