DE2-115 開發 以 4bit Johnson Counter為例

 DE2-115 開發 以 4bit Johnson Counter為例

module Jhonson_counter (SW, LEDR, LEDG , CLOCK_50 ,KEY ,HEX0 ,HEX1 ,HEX2,HEX3,HEX4 ,HEX5 ,HEX6,HEX7, GPIO );
 input  [17:0] SW;   // toggle switches
 input  [7:0] KEY;       // Push bottom
 input  CLOCK_50;   //Clock 27MHz , 50Mhz
 output [17:0] LEDR;   // red  LEDS
 output [8:0] LEDG;   // green LEDs
 output [6:0] HEX0,HEX1,HEX2,HEX3; //7-segment display
 output [6:0] HEX4,HEX5,HEX6,HEX7; //7-segment display
 inout  [35:0] GPIO;
 assign HEX0=7'b111_1111;
 assign HEX1=7'b111_1111;
 assign HEX2=7'b111_1111;
 assign HEX3=7'b111_1111;
 assign HEX4=7'b111_1111;
 assign HEX5=7'b111_1111;
 assign HEX6=7'b111_1111;
 assign HEX7=7'b111_1111;

 wire oClk_1MHz,oClk100K,oClk10K,oClk1K,oClk100,oClk10,oClk1 ;
 MHz50_1MHz u1 (CLOCK_50,KEY[0],oClk_1MHz);
 clk_1Hz u2    (oClk_1MHz,KEY[0],oClk100K,oClk10K,oClk1K,oClk100,oClk10,oClk1,oClk01);
 assign LEDR[17]= oClk01;
 
 //oneshot(BUFFER_IN,BUFFER_OUT,CLK);
  johnson_ctr(oClk1,SW[0],LEDR[3:0]);
endmodule
module johnson_ctr #(parameter WIDTH=4)  
  (  
    input clk,  
    input rstn,  
    output reg [WIDTH-1:0] out  
  );  
  integer i=0;
  always @ (posedge clk) begin  
      if (!rstn)  
         out <= 1;  
      else begin  
        out[WIDTH-1] <= ~out[0];  
        for ( i = 0; i < WIDTH-1; i=i+1) begin  
          out[i] <= out[i+1];  
        end  
      end  
  end  
endmodule  
//Clock 50MHz --> 1MHz 
module MHz50_1MHz(Clk_in , Clr , Clk_out);  //除50
input  Clk_in , Clr;  // 一位元輸入
output reg Clk_out;
reg [4:0] cnt=5'b0_0000;
// counter size calculation according to input and output frequencies
parameter sys_clk = 50000000;  // 50 MHz system clock
parameter clkout = 1000000;  // 1 MHz clock output
parameter max = sys_clk / (2*clkout); // max-counter size
always@(posedge Clk_in or negedge Clr ) begin
  if (~Clr)
     begin
cnt <= 0;
     end
  else if (cnt == max-1 )
     begin
cnt <= 0;
Clk_out <= ~Clk_out;
     end
  else
     begin
cnt <= cnt + 1'd1;
     end
end
endmodule
// Ch10 clk_1Hz.v
// 由 10M Hz 除頻至 1 Hz
module clk_1Hz (Clk1M,Clr,Clk100K,Clk10K,Clk1K,Clk100,Clk10,Clk1,Clk01);
input  Clk1M,Clr;  // 一位元輸入
output Clk100K,Clk10K,Clk1K,Clk100,Clk10,Clk1,Clk01; // 一位元輸出
div10 D2 (Clk1M  , Clr, Clk100K);
div10 D3 (Clk100K, Clr, Clk10K );
div10 D4 (Clk10K , Clr, Clk1K  );
div10 D5 (Clk1K  , Clr, Clk100 );
div10 D6 (Clk100 , Clr, Clk10  );
div10 D7 (Clk10  , Clr, Clk1   );
div10 D8 (Clk1   , Clr, Clk01  );
endmodule

// Ch10 div10.v
// 除頻 /10
module div10 (Clk_i,Clr,Clk_o);
input  Clk_i,Clr; // 一位元輸入
output Clk_o;  // 一位元輸出
reg    Clk_o;  // 宣告為暫存器資料
reg    [3:0] Q;  // 宣告為暫存器資料
// MOD-10 (BCD) 除頻
always@ (posedge Clk_i or negedge Clr)
  if (~Clr )
Q = 0;
  else if (Q == 9)
Q = 0;
  else   
    Q = Q + 1;
// 形成對稱方波
always@ (Q)
  if (Q <= 4)  
Clk_o  = 0;
  else          
Clk_o  = 1;
endmodule