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：

// 8-bit light and 3 shows
//2020-10-13 
// by YongFengXie
module ex8_3(clk,rst_n,lamb);
input clk;
input rst_n;
output reg [7:0] lamb;

reg [3:0] state;

parameter s0=4'b0000,
          s1=4'b0001,
          s2=4'b0011,
          s3=4'b0010,
          s4=4'b0110,
          s5=4'b0111,
          s6=4'b0101,
          s7=4'b0100,
          s8=4'b1100,
          s9=4'b1101,
          s10=4'b1111,
          s11=4'b1110;

always @(posedge clk or negedge rst_n)
begin
  if(!rst_n)
    begin
      state<=s0;
      lamb<=8'b0000_0000; // all off
    end
  else
    begin
      case(state)
        s0:begin                 // 1 mode
             state<=s1;
             lamb<=8'b0000_0000; // all off
           end
        s1:begin
             state<=s2;
             lamb<=8'b1111_1111; // all on
           end
        s2:begin                 // 2 mode
             state<=s3;
             lamb<=8'b1000_0000; // 1st on(from left to right)
           end
        s3:begin
             state<=s4;
             lamb<=8'b0100_0000; // 2nd on
           end
        s4:begin
             state<=s5;
             lamb<=8'b0010_0000; // 3rd on(from left to right)
           end
        s5:begin
             state<=s6;
             lamb<=8'b0001_0000; // 4th on
           end
        s6:begin
             state<=s7;
             lamb<=8'b0000_1000; // 5th on
           end
        s7:begin
             state<=s8;
             lamb<=8'b0000_0100; // 6th on
           end
        s8:begin
             state<=s9;
             lamb<=8'b0000_0010; // 7th on
           end
        s9:begin
             state<=s10;
             lamb<=8'b0000_0001; // 8th on
           end
        s10:begin                // 3 mode
             state<=s11;
             lamb<=8'b0101_0101; // 4 on 4 off
           end
        s11:begin
             state<=s0;
             lamb<=8'b1010_1010; // 4 on 4 off
           end
        default:begin
                  state<=s0;
                  lamb<=8'b0000_0000; 
                end
      endcase
    end
end

endmodule

3.3 8路彩灯3种花型测试代码：

//ex8_3 testbench
//2020-10-13 
// by YongFengXie
`timescale 1ns/1ns
module ex8_3tb;
reg clk;
reg rst_n;
wire [7:0] lamb;

initial begin
          clk=1'b0;
          rst_n=1'b0;
          #40 rst_n=1'b1;
          #200 $stop;
        end

always #5 clk=~clk;

ex8_3 ub(clk,rst_n,lamb);

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。