2021年4月4日 星期日

使用Quartus-II 9.1SP2 + ModelSim 6.5b-Aletra + Altera DE2-115 FPGA開發平台,設計3Bit Counter為例(FPGA開發平台)

 使用Quartus-II 9.1SP2 + ModelSim 6.5b-Aletra + Altera DE2-115 FPGA開發平台,設計3Bit Counter為例(FPGA開發平台)











module DE2_115 (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);
 assign LEDR[17] = oClk1;
 
//module Counter_3bit(Q2, Q1, Q0, nCLK, RESETn);
Counter_3bit(LEDR[2], LEDR[1], LEDR[0], oClk1, SW[0]);
endmodule  

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);
input  Clk1M,Clr;  // 一位元輸入
output Clk100K,Clk10K,Clk1K,Clk100,Clk10,Clk1; // 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   );
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 


module Counter_3bit(Q2, Q1, Q0, nCLK, RESETn);
   output Q2;
   output Q1;
   output Q0;
   input nCLK;
   input RESETn;
   
   wire  Q2n;
   wire  Q1n;
   wire  Q0n;
   wire  J0;
   wire  J1;
   wire  J2;
   and(J2, Q1, Q0n);
   and(J1, Q0, Q2n);
   and(J0, Q1n, Q2n);
   
   jk_flip_flop_edge_triggered jkff0(Q0, Q0n, nCLK, J0, 1'b1, RESETn);
   jk_flip_flop_edge_triggered jkff1(Q1, Q1n, nCLK, J1, 1'b1, RESETn);
   jk_flip_flop_edge_triggered jkff2(Q2, Q2n, nCLK, J2, 1'b1, RESETn);
endmodule // counter
     
module jk_flip_flop_edge_triggered(Q, Qn, C, J, K, RESETn);
   output Q;
   output Qn;
   input  C;
   input  J;
   input  K;
   input  RESETn;
   wire   Kn;   // The complement of the K input.
   wire   D;   
   wire   D1;   // Data input to the D latch.   
   wire   Cn;   // Control input to the D latch.
   wire   Cnn;  // Control input to the SR latch.
   wire   DQ;   // Output from the D latch, inputs to the gated SR latch (S).
   wire   DQn;  // Output from the D latch, inputs to the gated SR latch (R).
   assign D1 = !RESETn ? 0 : D;  // Upon reset force D1 = 0
   not(Kn, K);   
   and(J1, J, Qn);
   and(K1, Kn, Q);   
   or(D, J1, K1);   
   not(Cn, C);
   not(Cnn, Cn);   
   d_latch dl(DQ, DQn, Cn, D1);
   sr_latch_gated sr(Q, Qn, Cnn, DQ, DQn);   
endmodule // jk_flip_flop_edge_triggered
module d_latch(Q, Qn, G, D);
   output Q;
   output Qn;
   input  G;   
   input  D;
   wire   Dn; 
   wire   D1;
   wire   Dn1;
   not(Dn, D);   
   and(D1, G, D);
   and(Dn1, G, Dn);   
   nor(Qn, D1, Q);
   nor(Q, Dn1, Qn);
endmodule // d_latch
module sr_latch_gated(Q, Qn, G, S, R);
   output Q;
   output Qn;
   input  G;   
   input  S;
   input  R;
   wire   S1;
   wire   R1;
   
   and(S1, G, S);
   and(R1, G, R);   
   nor(Qn, S1, Q);
   nor(Q, R1, Qn);
endmodule // sr_latch_gated

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