企业官网建设流程全解析

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use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; use IEEE.NUMERIC_STD.ALL; entity ClockDivider is Port ( clk_i : in std_logic; rst_n_i : in std_logic; clk_1hz_o : out std_logic ); end entity; architecture Behavioral of ClockDivider is signal counter : unsigned(24 downto 0) : (others 0); signal clk_temp : std_logic : 0; begin process(clk_i, rst_n_i) begin if rst_n_i 0 then counter (others 0); clk_temp 0; elsif rising_edge(clk_i) then if counter 24_999_999 then counter (others 0); clk_temp not clk_temp; -- 翻转产生0.5s高/低 else counter counter 1; end if; end if; end process; clk_1hz_o clk_temp; end architecture;重点说明- 使用unsigned类型做加法更高效- 输出是方波占空比50%适合驱动后续计数器- 复位信号低电平有效符合大多数开发板设计习惯- 阈值为25_000_000 - 1 24_999_999因为计数从0开始。小贴士如果你的板子是100MHz记得改成49,999,999第二步实现BCD格式的时分秒计数普通二进制计数很简单但我们要的是“人类看得懂”的时间十进制显示。所以采用BCD编码Binary-Coded Decimal即每一位用4位二进制表示。比如- 23秒 →0010_0011高位2低位3- 59分钟 →0101_1001秒计数器0~59entity SecCounter is Port ( clk_i : in std_logic; rst_n_i : in std_logic; en_i : in std_logic; -- 使能信号来自1Hz脉冲 sec_o : out std_logic_vector(7 downto 0); -- BCD输出 carry_o : out std_logic -- 进位信号到分钟 ); end entity; architecture Behavioral of SecCounter is signal sec_reg : std_logic_vector(7 downto 0) : 00000000; begin process(clk_i, rst_n_i) begin if rst_n_i 0 then sec_reg 00000000; elsif rising_edge(clk_i) then if en_i 1 then if sec_reg 01011001 then -- 59 sec_reg 00000000; elsif sec_reg(3 downto 0) 1001 then -- 个位9 sec_reg(3 downto 0) 0000; sec_reg(7 downto 4) sec_reg(7 downto 4) 1; else sec_reg(3 downto 0) sec_reg(3 downto 0) 1; end if; end if; end if; end process; sec_o sec_reg; carry_o 1 when sec_reg 01011001 else 0; -- 到59时产生进位 end architecture;关键点解析- 先判断是否达到59是则清零- 否则看个位是否为9是则十位1个位归零- 最后才是个位正常1-carry_o在等于59时拉高用于触发分钟1。⚠️ 注意顺序必须先判“满”再判“进位”否则会出现错误跳变。分计数器和时计数器结构类似只是上限不同- 分钟也是0~59逻辑相同- 小时是0~23当达到”0010_0011”即23时归零。你可以复用代码稍作修改即可。第三步让数码管“亮起来”——动态扫描驱动四位数码管如果静态驱动需要至少4×832个IO口。但我们只用了8个7段共用4位单独控制位选。这就是动态扫描的魅力。原理一句话说清轮流点亮每一位数码管每次只亮一位速度足够快1kHz人眼就看不出闪烁。扫描频率怎么来我们可以再做一个小型分频器把50MHz降到约1kHz-- 约1kHz扫描时钟50MHz / 50000 1kHz process(clk_i) begin if rising_edge(clk_i) then if scan_cnt 49999 then scan_cnt 0; scan_clk 1; else scan_cnt scan_cnt 1; scan_clk 0; end if; end if; end process;然后在这个1kHz节拍下轮询四个数码管位置。七段译码函数共阳极共阳极数码管段码为0点亮1熄灭。function seg_decode(digit: std_logic_vector(3 downto 0)) return std_logic_vector is begin case digit is when 0000 return 1000000; -- 0 when 0001 return 1111001; -- 1 when 0010 return 0100100; -- 2 when 0011 return 0110000; -- 3 when 0100 return 0011001; -- 4 when 0101 return 0010010; -- 5 when 0110 return 0000010; -- 6 when 0111 return 1111000; -- 7 when 1000 return 0000000; -- 8 when 1001 return 0010000; -- 9 when others return 1111111; -- 熄灭 end case; end function;主扫描进程process(clk_i) variable pos : integer range 0 to 3 : 0; begin if rising_edge(clk_i) then if scan_clk 1 then -- 每1ms切换一次 case pos is when 0 an_o 1110; -- 选中第一位 seg_o seg_decode(data_in(3 downto 0)); -- 显示秒的个位 when 1 an_o 1101; seg_o seg_decode(data_in(7 downto 4)); -- 十位 when 2 an_o 1011; seg_o seg_decode(data_in(11 downto 8)); -- 分 when 3 an_o 0111; seg_o seg_decode(data_in(15 downto 12)); -- 时 end case; pos : (pos 1) mod 4; end if; end if; end process;data_in是拼接好的16位BCD数据[HH][MM][SS]例如0001010010010011表示 14:09:19。第四步顶层集成与按键设置功能现在所有模块都准备好了我们在顶层实体中进行例化连接。加入手动校准功能三个按键sec_set,min_set,hour_set。按下时暂停自动计数进入手动调整模式。但由于机械按键存在抖动必须加消抖电路简易按键消抖基于计数process(clk_i) begin if rising_edge(clk_i) then key_sync {key_sync(2 downto 0), set_btn}; -- 同步输入 if key_sync(3 downto 1) 000 then debounce_cnt 0; btn_stable 0; elsif key_sync(3 downto 1) 111 then debounce_cnt 0; btn_stable 1; else if debounce_cnt 1_000_000 then -- 约20ms50MHz debounce_cnt debounce_cnt 1; else btn_stable key_sync(3); end if; end if; end if; end process;之后用btn_stable触发单次加一操作。 提示实际工程中建议将消抖封装成独立组件复用。综合调试常见问题与应对策略问题现象可能原因解决方法数码管不亮或乱码引脚分配错误 / 共阳共阴搞反检查开发板手册确认段码极性时间走得太快分频系数写错重新计算50MHz → 1Hz 需计数25,000,000次按键失灵未消抖或检测边沿错误增加消抖模块使用上升沿触发显示闪烁严重扫描频率太低提升至1kHz以上进位异常如59秒后跳到01BCD判断条件顺序错误确保先判“满”再判“进位”推荐工具链组合- 编辑与综合Xilinx Vivado- 仿真验证ModelSim 或 Vivado自带 simulator- 下载验证USB-JTAG烧录器 开发板写在最后这不是终点而是起点完成这个数字钟之后你会发现自己已经掌握了FPGA开发的核心能力如何用VHDL建模真实世界的时间如何协调多个同步模块协同工作如何优化资源使用动态扫描如何处理外部输入按键消抖而这套思维方式完全可以迁移到更复杂的项目中下一步你可以尝试- 添加闹钟功能比较当前时间与设定值触发光报警- 接入DS1307 RTC芯片实现断电不停走- 用串口发送当前时间到PC做简易监控终端- 在Zynq平台上结合ARM处理器跑Linux显示界面甚至有一天你可能会笑着说“我当年那个数字钟其实是我的第一块‘自制CPU’的雏形。”所以别小看这一个个‘滴答’声——那是数字世界的脉搏也是你走进硬件深处的第一步。如果你正在学FPGA不妨今晚就打开Vivado试着敲一遍这段代码。当你看到第一个“00:00:01”跳出来的时候那种成就感只有亲手做过的人才懂。