1. 实验要求及目的：

这次的实验我们要做的是流水灯，顾名思义就是要LED象水一样的点亮（好像有点不怎么顾名思义啊），这样说吧，就是先单独点亮第一个，然后点亮第二个（这个时候有两个灯亮了），然后……

这一个实验主要教会大家一个比较方便的锁定引脚的办法，另外就是使用移位运算符。

使用软件：Quartus II 5.0。

2. 硬件原理图：

这个是我自己制作的开发板上的LED的原理图，一共有8个，IO和别的共用的，使用八个LED的时候板上的JP1和JP5全部戴上短接帽，JP2则空出。如果要点亮这些LED，只需要把与其相连接的FPGA管脚输出低电平“0”就可以实现这个功能了。（我焊板子的时候把LED1弄坏了，不能用。）

LED管脚对应的情况如下：

D1------PIN_97

D2------PIN_94

D3------PIN_91

D4------PIN_84

D5------PIN_82

D6------PIN_78

D7------PIN_76

D8------PIN_74

另外，本实验需要用到时钟计数，时钟对应的引脚为PIN_16。

本文均采用输出“0”点亮的模式，以下就不再另外再说明了。

——这几句话我直接抄袭上第一个实验的了，因为是一样的。

3. 程序设计

（1）设计分析：我们要求这次8个灯流水一样的点亮（如果实在我讲解的不清楚，可以先看看最后的实验录像）。

具体分析一下，我们需要每个1秒钟的时间点亮一个灯，从D1开始，然后点亮D2（这个时候点亮了D1和D2），依此类推，直到点亮八个灯，然后熄灭；然后又从头开始……

FPGA输出的数据就应该首先是11111110，隔1秒钟变成11111100……一直变化到00000000，这就可以实现流水灯了。

基本上看明白了吧，那就来看看源程序吧。

（2）源程序 exp2.v

程序代码：

// Light 8 LED (water light)

// Designed By Smokingfish @ www.51FPGA.com zhiyuh@163.com

module exp3(LED,CLK,reset);

output[7:0] LED;

input CLK,reset;

reg [7:0] LED;

reg [24:0] counter;

//initial

//LED=8'b11111111;

always@(posedge CLK) //

begin

counter<=counter+1; //

if(counter==25'b1_0111_1101_0111_1000_0100_0000) //25M

// 1_0111_1101_0111_1000_0100_0000

begin

LED<=LED<<1;

counter<=0;

if(LED==8'b0000000)

LED<=8'b11111111;

end

end

endmodule

这里我们运用了“<<“这个移位运算符，至于这个运算符的用法，你可以参看夏老师的书31页，有比较详细的说明。当然，你也可以采用case语句，方法不一样，只要实现的功能一致就行——你可以比较一下两种方法代码的长度以及编译后占用的资源情况，看看有什么不一样的地方。在这里我就不多讲语法了，我着重讲的是实践。

中间有两行注释，这个是周立功那本书里写的（我参考了他的设计，呵呵）。我认为这两句是不能综合的，只能用于测试模块，相关的说明可以参看Verilog HDL的语法说明。所以我认为他书里写错了，于是我向夏老师求证，他也认同了我的看法。所以有时候还是不能尽信书。一般情况下，如果需要对寄存器进行初始化，需要加入reset信号。如果一定不能用 reset信号，对FPGA来说综合后的电路应该上电就能复位。

4. 实验步骤

（1）打开Quartus II软件，进入集成开发环境，点击File->New project wizard..新建工程项目exp3，直接点击Finish。

（2）点击File->New..在该项目下新建Verilog HDL源程序文件exp3.v，输入上面的源程序代码并保存。

（3）选择所用的FPGA器件----EP1C3T144C8，以及进行一些配置。

选择配置器件，如果要下载程序到EPCS1的话。

选择不需要使用的IO功能。选择As inputs，tri-stated。

点击两次ok，回到主界面。

（4）为工程项目锁定引脚：（这里教大家一个新的办法，比较方便快捷）

首先建立一个TCL Script文件：点File->New…选择Other Files选项卡里面的Tcl Script File，如下图：

点击ok，输入下面的代码：

程序代码：

#Pin_Setup.tcl

# Setup pin setting

set_global_assignment -name RESERVE_ALL_UNUSED_PINS "AS INPUT TRI-STATED"

set_global_assignment -name ENABLE_INIT_DONE_OUTPUT ON

set_location_assignment PIN_16 -to CLK

set_location_assignment PIN_97 -to LED\[0\]

set_location_assignment PIN_94 -to LED\[1\]

set_location_assignment PIN_91 -to LED\[2\]

set_location_assignment PIN_84 -to LED\[3\]

set_location_assignment PIN_82 -to LED\[4\]

set_location_assignment PIN_78 -to LED\[5\]

set_location_assignment PIN_76 -to LED\[6\]

set_location_assignment PIN_74 -to LED\[7\]

比较简单的代码，简单的讲解一下，第一行和第二行是注释，第四行的意思是设置不用的引脚为三态输入（这个前面其实我们已经做过了），第五行的意思是打开INIT_DONE输出。后面的几行分别是锁定CLK和8个LED的引脚。（如果想应用更多的东东，可以自己查阅一下相关的文档，我这里就是让你知道有这么一个东西，会用了就行，至于提高就是自己的事情咯，呵呵）。

保存这个文档（Pin_Setup.tcl），软件会自动把你加到项目里面（但是你关闭项目之后第二次打开又会没有，我也不知道是为什么，奇怪）。

然后点Tools->TCL Scripts…，出现下面这个界面：

选中你刚才建好的Tcl文件，点击Run。这个时候你可以在Quartus II软件下方的Message框里面看到这么一个信息：Info: Successfully loaded and ran Tcl Script File "F:\VerilogHDL Exp\exp3\pin_setup.tcl""。你也可以确认一下是否正确分配了，分配的情况如下图：

怎么样，是不是快多了，不用点那么多次鼠标（鼠标的寿命又可以增加一点了，哈哈）。这个文件你可以适当修改用于别的项目，如果引脚一样也可以直接在别的项目中加入这个文件然后执行，可以省很多事情。如果只有几个引脚，一个一个锁定还就罢了，要是一个工程用到上百个引脚，那就要死人了。

其实Tcl脚本文件不仅仅是可以锁定引脚，还有其他很多的功能，比如（抄的是Quartus的使用手册）：

工程与分配功能

器件功能

高级器件功能

流程功能

时序功能

高级时序功能

Simulator 功能

报告功能

时序报告功能

反标功能

LogicLock 功能

Chip Editor 功能

其它功能

其他的功能我就不一一讲了，你可以参考以下的文档：

Quartus II Help 中的“Overview: Using Tcl Scripting” 和“API Functions for Tcl”以及Altera的Quartus II Handbook 第2 卷“Tcl Scripting”：http://www.altera.com.cn/literature/hb/qts/qts_qii52003.pdf，还有就是Quartus II Scripting Reference Manual：http://www.altera.com.cn/literatur... #083;criptRefMnl.pdf

（5）编译工程项目：点击Processing->Start Compilation。

（6）仿真： 自己建立仿真文件检查自己的设计是否正确。

（7）下载目标文件到板子上：点击Tools->Programmer，选中Jtag模式，并且选中目标文件，然后点Start。

很快就完成了第三个实验，是不是觉得有所收获？没有？——那我就太失败咯。

你也可以试着别的花样来点亮LED，比如，只有一个灯亮的流水灯，亮过去之后又亮回来等等，就看你的想象力了，通过自己写程序更能有成就感，而且还能把书本的知识用到实际中，何乐而不为呢？是吧？