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Verilog实现pwm波控制灯的亮暗【FPGA】

2016-07-11 11:01阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/5289241396

首先一定要明确一点！！很重要！！led灯的亮暗控制原理是什么？
led灯的亮暗是靠平均电压来控制的。
举个例子，假设把一个时钟平均分成10块，如果只有1块的时间led是导通的，剩下的9块led是截止的。假设PWM信号的幅值是5V，那么在导通的1块时间里LED电压的确是5V的，但是在剩下9块时间里，它的电压却是0V。也就是说从一个周期整体看来，LED的平均电压只有5*0.1+0*0.9=0.5V。
又由于PWM信号频率很高的，我们无法通过肉眼来观察到每一个周期LED灯亮灭的变化过程，所以人眼看到的亮暗即为通过平均电压这样一种方式显示。
大家都知道PWM波是脉冲宽度调制，用来控制一个周期中高低电平的时间（就是我们经常说的占空比），但是具体用Verilog语言来实现可能还比较陌生，下面先给一个PWM的例子。
module pwm_generate(
in_clk,
rst,
pwm_count, //控制pwm的占空比，范围0-FFFFF
out_pwm);

input in_clk;
input rst;
input [19:0] pwm_count;
output reg out_pwm;
reg [20:0] pwm_cnt;
always @ (posedge in_clk or negedge rst)
if(!rst)
pwm_cnt <= 20'b0 ;
else if(pwm_cnt == 20'hfffff) //满度,即一个周期
pwm_cnt <= 20'b0 ;
else
pwm_cnt <= pwm_cnt+1'b1 ;
//pwm生成
always @ (posedge in_clk or negedge rst)
if(!rst)
out_pwm <= 1'b0;
else if(pwm_cnt <= pwm_count)
out_pwm <= 1'b0;
else
out_pwm <= 1'b1;
endmodule

PWM程序理解：
1.可以通过改变pwm_count值来改变占空比，改变范围是根据[19:0]的大小来决定的，可以自行设置。
2.建立一个计数的变量reg [20:0] pwm_cnt，实现循环功能，一直自加1到最大值后置零，再进行自加。
3.使用并行方式，一直在检测，当pwm_cntpwm_count时，输出为高电平。

★如果你只想控制一个led的亮暗程度，用这个程序就可以了，把输出分配管脚到led就可以显示。如果想要实现呼吸灯的效果，即led自动从亮变暗再变亮的循环过程，可以看看下面的例子。
这个程序思路很好，利用了flag标志位，使用步长来控制灯亮暗的变化速度。

// Module Name: pwm_out
// Description: Led blink frequency is 50hz which can be divided from the input clk(50M)
//LED的闪烁频率是50hz，这可以从50M的晶振经过分频得到。灯每闪一次，改变一次占空比。
//LED由暗到亮，再由亮到暗,从而实现PWM控制LED灯亮度

module PWM(
clk, //50Mhz
led //output led
);
input clk;
output led;
parameter
Led_Step = 20'h00fff; //this is the data that can control the speed of the led light

reg clk_50hz;
reg[19:0] cnt;
always @(posedge clk) begin
if(cnt == (1000000-1)) begin
cnt <= 20'b0;
clk_50hz <= 1'b1;
end
else begin
cnt <= cnt + 1'b1;
clk_50hz <= 1'b0;
end
end

reg[19:0] pwm_high;
reg flag;
always @(posedge clk) begin
if(clk_50hz)
if(flag)
if(pwm_high >= (1000000-1)) begin
flag <= 1'b0; //flag0是变暗的标志
end
else
pwm_high <= pwm_high + Led_Step; //步长
else
if(pwm_high <= 20'b1) begin
flag <= 1'b1; //flag1是变亮的标志
end
else
pwm_high <= pwm_high - Led_Step;
end
assign led = (cnt < pwm_high) ? 1'b1 : 1'b0; //相当于改变占空比了
endmodule

程序下载到开发板上就能用了，可以自己根据实验现象结合程序的理解改动，主要是给新手朋友们练习使用啦~

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