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Quartus Verilog HDL/FPGA 实现驱动 像素LED显示屏 8*8点阵屏 并演示滚动显示字符串

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发表于 2023-7-16 12:13:31 | 显示全部楼层 |阅读模式
main.png
  1. module rotate90(                //8*8点阵 旋转90度模块
  2.         input [63:0] in,        //[64位宽] 8*8点阵数据
  3.         input lr,                        //旋转方向 0:向左旋转 1:向右旋转
  4.         output [63:0] out        //[64位宽] 8*8点阵数据(旋转后的)
  5. );
  6. wire [63:0] j = in;
  7. wire [63:0] l  = {
  8.         j[7],j[15],j[23],j[31],j[39],j[47],j[55],j[63],
  9.         j[6],j[14],j[22],j[30],j[38],j[46],j[54],j[62],
  10.         j[5],j[13],j[21],j[29],j[37],j[45],j[53],j[61],
  11.         j[4],j[12],j[20],j[28],j[36],j[44],j[52],j[60],
  12.         j[3],j[11],j[19],j[27],j[35],j[43],j[51],j[59],
  13.         j[2],j[10],j[18],j[26],j[34],j[42],j[50],j[58],
  14.         j[1],j[9],j[17],j[25],j[33],j[41],j[49],j[57],
  15.         j[0],j[8],j[16],j[24],j[32],j[40],j[48],j[56]
  16. };

  17. wire [63:0] r  = {
  18.         j[56],j[48],j[40],j[32],j[24],j[16],j[8],j[0],
  19.         j[57],j[49],j[41],j[33],j[25],j[17],j[9],j[1],
  20.         j[58],j[50],j[42],j[34],j[26],j[18],j[10],j[2],
  21.         j[59],j[51],j[43],j[35],j[27],j[19],j[11],j[3],
  22.         j[60],j[52],j[44],j[36],j[28],j[20],j[12],j[4],
  23.         j[61],j[53],j[45],j[37],j[29],j[21],j[13],j[5],
  24.         j[62],j[54],j[46],j[38],j[30],j[22],j[14],j[6],
  25.         j[63],j[55],j[47],j[39],j[31],j[23],j[15],j[7]
  26. };

  27. assign out = lr ? r : l;
  28. endmodule

  29. module ascii_8x8(                        //8*8点阵 字符串字库模块
  30.         input [7:0] ascii,        //[8位宽] ASCII码
  31.         output [63:0] data        //[64位宽] 8*8点阵数据
  32. );
  33. reg [63:0] Q;
  34. assign data = ascii[7] ? ~Q : Q;
  35. always @(*) begin
  36. case(ascii[6:0])
  37. //7'h00:Q=64'h0000000000000000;
  38. 7'h01:Q=64'h3333CCCC3333CCCC;
  39. 7'h02:Q=64'h00183C7E18181818;
  40. 7'h03:Q=64'h00080CFEFE0C0800;
  41. 7'h04:Q=64'h30480C3E0C463F00;
  42. 7'h05:Q=64'h0000C07C6E6C6C00;
  43. 7'h06:Q=64'hFEFE000000000000;
  44. 7'h07:Q=64'h0707060606060606;
  45. 7'h08:Q=64'h1818181F1F000000;
  46. 7'h09:Q=64'h3399CC663399CC66;
  47. 7'h0A:Q=64'hCC993366CC993366;
  48. 7'h0B:Q=64'h000000FFFF000000;
  49. 7'h0C:Q=64'hC0C0C0C0C0C0C0C0;
  50. 7'h0D:Q=64'h000000003333CCCC;
  51. 7'h0E:Q=64'h1818181818181818;
  52. 7'h0F:Q=64'h181818F8F8181818;
  53. 7'h10:Q=64'h181818FFFF181818;
  54. 7'h11:Q=64'h181818F8F8000000;
  55. 7'h12:Q=64'h0000001F1F181818;
  56. 7'h13:Q=64'h000000000000FFFF;
  57. 7'h14:Q=64'h000000F8F8181818;
  58. 7'h15:Q=64'h181818FFFF000000;
  59. 7'h16:Q=64'h000000FFFF181818;
  60. 7'h17:Q=64'h1818181F1F181818;
  61. 7'h18:Q=64'h0F0F0F0F0F0F0F0F;
  62. 7'h19:Q=64'h00000000FFFFFFFF;
  63. 7'h1A:Q=64'h000000000F0F0F0F;
  64. 7'h1B:Q=64'h03030C0C03030C0C;
  65. 7'h1C:Q=64'hF0F0F0F000000000;
  66. 7'h1D:Q=64'h00000000F0F0F0F0;
  67. 7'h1E:Q=64'h0F0F0F0F00000000;
  68. 7'h1F:Q=64'h0F0F0F0FF0F0F0F0;
  69. //7'h20:Q=64'h0000000000000000;
  70. 7'h21:Q=64'h1818181800001800;
  71. 7'h22:Q=64'h6666660000000000;
  72. 7'h23:Q=64'h6666FF66FF666600;
  73. 7'h24:Q=64'h187C063C603E1800;
  74. 7'h25:Q=64'h006630180C666200;
  75. 7'h26:Q=64'h3C663C1CE666FC00;
  76. 7'h27:Q=64'h6030180000000000;
  77. 7'h28:Q=64'h30180C0C0C183000;
  78. 7'h29:Q=64'h0C18303030180C00;
  79. 7'h2A:Q=64'h00663CFF3C660000;
  80. 7'h2B:Q=64'h0018187E18180000;
  81. 7'h2C:Q=64'h000000000018180C;
  82. 7'h2D:Q=64'h0000007E00000000;
  83. 7'h2E:Q=64'h0000000000181800;
  84. 7'h2F:Q=64'h00C06030180C0600;
  85. 7'h30:Q=64'h3C66766E66663C00;
  86. 7'h31:Q=64'h18181C1818187E00;
  87. 7'h32:Q=64'h3C6660300C067E00;
  88. 7'h33:Q=64'h3C66603860663C00;
  89. 7'h34:Q=64'h60707866FE606000;
  90. 7'h35:Q=64'h7E063E6060663C00;
  91. 7'h36:Q=64'h3C66063E66663C00;
  92. 7'h37:Q=64'h7E66301818181800;
  93. 7'h38:Q=64'h3C66663C66663C00;
  94. 7'h39:Q=64'h3C66667C60663C00;
  95. 7'h3A:Q=64'h0000180000180000;
  96. 7'h3B:Q=64'h000018000018180C;
  97. 7'h3C:Q=64'h70180C060C187000;
  98. 7'h3D:Q=64'h00007E007E000000;
  99. 7'h3E:Q=64'h0E18306030180E00;
  100. 7'h3F:Q=64'h3C66603018001800;
  101. 7'h40:Q=64'h3C66767606463C00;
  102. 7'h41:Q=64'h183C667E66666600;
  103. 7'h42:Q=64'h3E66663E66663E00;
  104. 7'h43:Q=64'h3C66060606663C00;
  105. 7'h44:Q=64'h1E36666666361E00;
  106. 7'h45:Q=64'h7E06061E06067E00;
  107. 7'h46:Q=64'h7E06061E06060600;
  108. 7'h47:Q=64'h3C66067666663C00;
  109. 7'h48:Q=64'h6666667E66666600;
  110. 7'h49:Q=64'h3C18181818183C00;
  111. 7'h4A:Q=64'h7830303030361C00;
  112. 7'h4B:Q=64'h66361E0E1E366600;
  113. 7'h4C:Q=64'h0606060606067E00;
  114. 7'h4D:Q=64'hC6EEFED6C6C6C600;
  115. 7'h4E:Q=64'h666E7E7E76666600;
  116. 7'h4F:Q=64'h3C66666666663C00;
  117. 7'h50:Q=64'h3E66663E06060600;
  118. 7'h51:Q=64'h3C666666663C7000;
  119. 7'h52:Q=64'h3E66663E1E366600;
  120. 7'h53:Q=64'h3C66063C60663C00;
  121. 7'h54:Q=64'h7E18181818181800;
  122. 7'h55:Q=64'h6666666666663C00;
  123. 7'h56:Q=64'h66666666663C1800;
  124. 7'h57:Q=64'hC6C6C6D6FEEEC600;
  125. 7'h58:Q=64'h66663C183C666600;
  126. 7'h59:Q=64'h6666663C18181800;
  127. 7'h5A:Q=64'h7E6030180C067E00;
  128. 7'h5B:Q=64'h3C0C0C0C0C0C3C00;
  129. 7'h5C:Q=64'h060C183060C00000;
  130. 7'h5D:Q=64'h3C30303030303C00;
  131. 7'h5E:Q=64'h00183C6600000000;
  132. 7'h5F:Q=64'h000000000000FE00;
  133. 7'h60:Q=64'h1818180000000000;
  134. 7'h61:Q=64'h00003C607C667C00;
  135. 7'h62:Q=64'h0006063E66663E00;
  136. 7'h63:Q=64'h00003C0606063C00;
  137. 7'h64:Q=64'h0060607C66667C00;
  138. 7'h65:Q=64'h00003C667E063C00;
  139. 7'h66:Q=64'h0070187C18181800;
  140. 7'h67:Q=64'h00007C66667C603E;
  141. 7'h68:Q=64'h0006063E66666600;
  142. 7'h69:Q=64'h0018001C18183C00;
  143. 7'h6A:Q=64'h006000606060603C;
  144. 7'h6B:Q=64'h000606361E366600;
  145. 7'h6C:Q=64'h001C181818183C00;
  146. 7'h6D:Q=64'h000066FEFED6C600;
  147. 7'h6E:Q=64'h00003E6666666600;
  148. 7'h6F:Q=64'h00003C6666663C00;
  149. 7'h70:Q=64'h00003E66663E0606;
  150. 7'h71:Q=64'h00007C66667C6060;
  151. 7'h72:Q=64'h00003E6606060600;
  152. 7'h73:Q=64'h00007C063C603E00;
  153. 7'h74:Q=64'h00187E1818187000;
  154. 7'h75:Q=64'h0000666666667C00;
  155. 7'h76:Q=64'h00006666663C1800;
  156. 7'h77:Q=64'h0000C6D6FE7C6C00;
  157. 7'h78:Q=64'h0000663C183C6600;
  158. 7'h79:Q=64'h00006666667C301E;
  159. 7'h7A:Q=64'h00007E30180C7E00;
  160. 7'h7B:Q=64'h380C180E180C3800;
  161. 7'h7C:Q=64'h1818180000181818;
  162. 7'h7D:Q=64'h1C30187018301C00;
  163. 7'h7E:Q=64'hCCFF330000000000;
  164. //7'h7F:Q=64'h0000000000000000;
  165. default:Q=64'h0000000000000000;
  166. endcase
  167. end
  168. endmodule


  169. module clk_div(                        //时钟分频模块 输出频率=输入频率/分频系数/2
  170.         input clk,                                //时钟输入
  171.         input [15:0] div,                //[16位宽]分配系数
  172.         output reg out                        //分频输出
  173. );
  174. initial out = 1'd0;
  175. reg [15:0] i = 0;
  176. always @(posedge clk) begin
  177.         i = i + 16'd1;
  178.         if(i >= div) begin
  179.                 i = 0;
  180.                 out <= !out;
  181.         end
  182. end
  183. endmodule

  184. module led_array_8x8(                //8*8点阵 驱动模块
  185.         input clk,
  186.         input [63:0] display,
  187.         output fclk,
  188.         output reg [7:0] X,
  189.         output reg [7:0] Y
  190. );
  191. reg [2:0] i;
  192. assign fclk = !i[2];
  193. wire [63:0] j = ~display;

  194. always @(posedge clk) begin
  195.         Y <= 8'd1<<i;
  196.         case(i)
  197.                  3'd0:X <= j[63:56];
  198.                  3'd1:X <= j[55:48];
  199.                  3'd2:X <= j[47:40];
  200.                  3'd3:X <= j[39:32];
  201.                  3'd4:X <= j[31:24];
  202.                  3'd5:X <= j[23:16];
  203.                  3'd6:X <= j[15:8];
  204.                  3'd7:X <= j[7:0];
  205.         endcase
  206.         i <= i + 3'd1;
  207. end
  208. endmodule

  209. module string(                        //字符串模块
  210.         input clk,
  211.         output [7:0] ascii
  212. );
  213. reg [7:0] pc = 8'd0;
  214. reg [7:0] Q = 8'd0;
  215. assign ascii = Q;
  216. always @(posedge clk) begin
  217.         case(pc)
  218.                 8'd0:Q = "H";
  219.                 8'd1:Q = "e";
  220.                 8'd2:Q = "l";
  221.                 8'd3:Q = "l";
  222.                 8'd4:Q = "o";
  223.                 8'd5:Q = " ";
  224.                 8'd6:Q = "W";
  225.                 8'd7:Q = "o";
  226.                 8'd8:Q = "r";
  227.                 8'd9:Q = "l";
  228.                 8'd10:Q = "d";
  229.                 8'd11:Q = "!";
  230.                 8'd12:Q = " ";
  231.                 8'd13:Q = "I";
  232.                 8'd14:Q = "l";
  233.                 8'd15:Q = "o";
  234.                 8'd16:Q = "v";
  235.                 8'd17:Q = "e";
  236.                 8'd18:Q = "Y";
  237.                 8'd19:Q = "o";
  238.                 8'd20:Q = "u";
  239.                 8'd21:Q = "!";
  240.                 8'd22:Q = " ";
  241.                 8'd23:Q = "0";
  242.                 8'd24:Q = "1";
  243.                 8'd25:Q = "2";
  244.                 8'd26:Q = "3";
  245.                 8'd27:Q = "4";
  246.                 8'd28:Q = "5";
  247.                 8'd29:Q = "6";
  248.                 8'd30:Q = "7";
  249.                 8'd31:Q = "8";
  250.                 8'd32:Q = "9";
  251.                 default:Q = 8'h00;
  252.         endcase
  253.         if(!Q) begin
  254.                 pc <= 8'd0;
  255.         end else begin
  256.                 pc <= pc + 8'd1;
  257.         end
  258. end
  259. endmodule

  260. module roll(                //8*8点阵 滚动模块
  261.         input clk,
  262.         input [63:0] in,
  263.         output reg [63:0] out,
  264.         output sclk
  265. );
  266. reg [2:0] k = 3'd0;
  267. reg [7:0] j = 8'd0;
  268. wire [63:0] l = in;
  269. assign sclk = !k[2];
  270. initial out = 64'd0;

  271. always @(posedge clk) begin
  272.         case(k)
  273.                 3'd0:j <= l[63:56];
  274.                 3'd1:j <= l[55:48];
  275.                 3'd2:j <= l[47:40];
  276.                 3'd3:j <= l[39:32];
  277.                 3'd4:j <= l[31:24];
  278.                 3'd5:j <= l[23:16];
  279.                 3'd6:j <= l[15:8];
  280.                 3'd7:j <= l[7:0];
  281.         endcase
  282.         k <= k + 3'd1;
  283.         out <= {out[55:0],j};
  284. end
  285. endmodule

  286. /*
  287.         FPGA型号:EP2C5T144C8N 点阵屏型号:788BS
  288.         硬件连接: FPGA Pin        <=> 点阵Pin
  289.         X[0]:Pin40 <=> Pin13
  290.         X[1]:Pin42 <=> Pin3
  291.         X[2]:Pin44 <=> Pin4
  292.         X[3]:Pin47 <=> Pin10
  293.         X[4]:Pin51 <=> Pin6
  294.         X[5]:Pin53 <=> Pin11
  295.         X[6]:Pin57 <=> Pin15
  296.         X[7]:Pin59 <=> Pin16
  297.        
  298.         Y[0]:Pin41 <=> Pin9
  299.         Y[1]:Pin43 <=> Pin14
  300.         Y[2]:Pin45 <=> Pin8
  301.         Y[3]:Pin48 <=> Pin12
  302.         Y[4]:Pin52 <=> Pin1
  303.         Y[5]:Pin55 <=> Pin7
  304.         Y[6]:Pin58 <=> Pin2
  305.         Y[7]:Pin60 <=> Pin5
  306. */
  307. module main(
  308.         input clk,                                //50Mhz有源晶振 Pin17
  309.         output [7:0] X,                //[8位宽] 接8*8点阵X行
  310.         output [7:0] Y                        //[8位宽] 接8*8点阵Y列
  311. );
  312. wire clk_1Khz;                //1Khz时钟
  313. wire fclk;                        //上升沿完成一轮动态扫描
  314. wire sclk;                        //上升沿读取下一个字母
  315. wire rclk;                        //上升沿滚动显示一像素

  316. wire [63:0] display;
  317. wire [63:0] rotate;
  318. wire [63:0] a8x8;
  319. wire [63:0] l;
  320. wire [7:0] ascii;

  321. clk_div clk_div(
  322.         .clk(clk),
  323.         .div(16'd25000),
  324.         .out(clk_1Khz)
  325. );

  326. rotate90 rotate90_display(
  327.         .in(display),
  328.         .lr(1'b0),
  329.         .out(rotate)
  330. );

  331. led_array_8x8 led_array_8x8(
  332.         .clk(clk_1Khz),
  333.         .display(rotate),
  334.         .fclk(fclk),
  335.         .X(X),
  336.         .Y(Y)
  337. );

  338. clk_div clk_div2(
  339.         .clk(fclk),
  340.         .div(16'd4),
  341.         .out(rclk)
  342. );

  343. roll roll(
  344.         .clk(rclk),
  345.         .in(l),
  346.         .out(display),
  347.         .sclk(sclk)
  348. );

  349. string string(
  350.         .clk(sclk),
  351.         .ascii(ascii)
  352. );

  353. ascii_8x8 ascii_8x8(
  354.         .ascii(ascii),
  355.         .data(a8x8)
  356. );

  357. rotate90 rotate90_ascii(
  358.         .in(a8x8),
  359.         .lr(1'b1),
  360.         .out(l)
  361. );

  362. endmodule
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