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1.breath_led.v
2.tb_breath_led.v
呼吸灯就是从完全熄灭到完全点亮，再从完全点亮到完全熄灭。具体就是通过控制PWM的占空比控制亮灭程度。
绘制PWM波的步骤就是，首先灯是在第一个时钟周期保持高电平熄灭状态，在第二个时钟周期保持1/10个时钟周期的低电平，其余都是高电平。在第3个时钟周期保持2/10的低电平，剩余都是高电平，依次绘制下去直到第11个时钟周期在一个周期内都是低电平点亮状态。然后下一个周期还是点亮状态，之后开始逐渐熄灭的波形图的绘制。首先1/10的高电平其余全是低电平...
首先要知道从完全熄灭到完全点亮的时间是多少，定义为1S。声明一个1S的计数器。初识状态不在周期里面因此设置为10个周期，把1S分成1000份，1S/1000=0.001s=1ms，每个T就是1ms。为什么要分成1000份呢，因为分的份数越大，看起来就越细腻，呼吸效果就越好。再把T分成1000份，每次增加一小份。1ms/1000=0.001ms=1us。因此这里就有3个计数器，我们可以先从1us绘制波形图，当满足1000份就是1ms，这样比全部用时钟信号计数可以节约逻辑资源，最大计数都是999。
50Mhz，一个时钟周期就是20ns，那么1us/20ns=1000ns/20ns=50，因此1us要计数50个时钟周期，最大值就是49。当us计数器从0计数到49的时候，ms计数器加1，目的是为了计算1ms计数器的数量，当ms计数器计数到999的时候，s计数器就加1。当s计数器计数到999的时候，此时就花了1s，就表示走过了从全暗到全亮的一个过程。
完整的波形图如下：
以上的波形图还不对，因为还有完全点亮到逐渐熄灭的逆过程，可以通过对led_out取反获得
增加了一个cnt_en使能信号，前1s是低电平，后1s是高电平。
以上是从亮变暗的过程。当cnt_en为低电平并且cnt_1ms<=cnt_1s时，或者cnt_en为高电平并且cnt_1ms>cnt_1s时,输出led_out为低电平，反之为高电平。
1.breath_led.v
module breath_led#(
parameter CNT_1US_MAX=6'd49,
parameter CNT_1MS_MAX=10'd999,
parameter CNT_1S_MAX=10'd999
)
(
input wire sys_clk ,
input wire sys_rst_n ,
output reg led_out
);
reg [9:0]cnt_1s ;
reg [9:0] cnt_1ms;
reg [5:0] cnt_1us;
reg cnt_en;
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)
if (sys_rst_n==1'b0)
cnt_1us<=6'd0;
else if(cnt_1us==CNT_1US_MAX)
cnt_1us<=6'd0;
else
cnt_1us<=cnt_1us+1'd1;
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)
if (sys_rst_n==1'b0)
cnt_1ms<=10'd0;
else if((cnt_1us==CNT_1US_MAX)&&(cnt_1ms==CNT_1MS_MAX))
cnt_1ms<=10'd0;
else if(cnt_1us==CNT_1US_MAX)
cnt_1ms<=cnt_1ms+1'd1;
else
cnt_1ms<=cnt_1ms;
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)
if (sys_rst_n==1'b0)
cnt_1s<=10'd0;
else if((cnt_1s==CNT_1S_MAX)&&(cnt_1ms==CNT_1MS_MAX)&&(cnt_1us==CNT_1US_MAX))
cnt_1s<=10'd0;
else if((cnt_1us==CNT_1US_MAX)&&(cnt_1ms==CNT_1MS_MAX))
cnt_1s<=cnt_1s+1'd1;
else
cnt_1s<=cnt_1s;
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)
if (sys_rst_n==1'b0)
cnt_en<=1'b0;
else if ((cnt_1s==CNT_1S_MAX)&&(cnt_1ms==CNT_1MS_MAX)&&(cnt_1us==CNT_1US_MAX))
cnt_en=~cnt_en;
else
cnt_en<=cnt_en;
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)
if (sys_rst_n==1'b0)
led_out<=1'b1;
else if(((cnt_en==1'b0)&&(cnt_1ms<=cnt_1s))||((cnt_en==1'b1)&&(cnt_1ms>cnt_1s)))
led_out<=1'b0;
else
led_out=1'b1;
endmodule
2.tb_breath_led.v
`timescale 1ns/1ns
module tb_breath_led();
reg sys_clk;
reg sys_rst_n;
wire led_out;
initial
begin
sys_clk=1'b1;
sys_rst_n<=1'b0;
#20
sys_rst_n<=1'b1;
end
always #10 sys_clk=~sys_clk;
breath_led
#(
.CNT_1US_MAX (6'd4),
.CNT_1MS_MAX (10'd9),
.CNT_1S_MAX (10'd9)
)
breath_led_inst
(
.sys_clk (sys_clk) ,
.sys_rst_n (sys_rst_n),
.led_out (led_out)
);
endmodule
