日志

基于ALTERA实现的篮球倒计时案例

本案例：明德扬首创全新FPGA设计技巧--至简设计法，教你如何一步一步去完成一个复杂电路的设计，里面很多有实用技巧，熟练运用这些技巧，有助于你写出非常优秀的FPGA设计代码。非常简洁易读，欢迎比较。

一、功能描述

本工程包含了两个按键和4位数码管显示，共同实现一个篮球24秒倒计时、并具有暂停和重新计数复位的功能。具体功能如下：

1.数码管显示秒十位、秒个位、0.1秒和0.01秒。

2.上电后，数码管显示2399，表示时间是23.99秒。

3.按下按键1，进入倒计时状态，进行倒计时，一直计到0000后停止。

4.在倒计时状态时，再次按下按键1，则暂停计时；再按下按键1，则继续倒计时。

5.在任何时刻，按下按键2，则复位显示为2399。

二、平台效果图

1.Altera核心板效果图

2.Xilinx核心板效果图

三、实现过程

首先根据所需要的功能，列出工程顶层的输入输出信号列表。

我们可以把工程划分成三个模块，分别是倒计时模块、BCD译码模块和数码管显示模块。

1.倒计时模块

倒计时模块实现的是24s倒计时功能，其输出两组计数信号cnt_s和cnt_ms。例如当时间为23.99时，cnt_s的值为23，cnt_ms的值为99；当时间为08.12时，cnt_s的值为8，cnt_ms的值为12。

模块还实现了暂停和重开始功能，按下按键1开始倒计时，再次按下则暂停，再次按下则开始，无论何时按下按键2，恢复到23.99。

本模块的信号列表如下：

2.BCD译码模块

由于倒计时模块输出的是2进制的cnt_s和cnt_ms，但数码管是个位和十位分别显示的。例如当cnt_s值为10时，也就是8’b00001010，而送给数码管的个位值为4’b0000，十位值为4’b0001。这个转换过程也就是BCD译码，也就是本模块要实现的功能。

此处介绍二进制转BCD码的硬件实现，采用左移加3的算法，具体描述如下：（此处以8-bit 二进制码为例）

1、左移要转换的二进制码1位

2、左移之后，BCD码分别置于百位、十位、个位

3、如果移位后所在的BCD码列大于或等于5，则对该值加3

4、继续左移的过程直至全部移位完成

举例：将十六进制码0xFF转换成BCD码

本模块的信号列表如下：

信号名	I/O	位宽	说明
rst_n	I	1	系统复位信号，低电平有效
clk	I	1	系统工作时钟50M
din	I	32	输入要译码的数据
din_vld	I	1	输入数据有效指示信号
dout	O	12	输出的BCD数据，共12比特，每4比特一组，分别表示百、十、个位的值
dout_vld	O	1	输出数据有效指示信号

由于秒和毫秒都要译码，所以要例化两个BCD译码模块。

3.数码管显示模块

数码管显示模模块功能是将二进制数码，转成BCD数码管显示，其功能相对比较简单，不再啰嗦。

本模块信号列表