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fpga实操训练(利用fpga实现pwm)

【声明:版权所有,欢迎转载,请勿用于商业用途。联系信箱:feixiaoxing163.com】pwm,其实就是

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        pwm,其实就是方波。它的本质就是通过方波中占空比的调节,实现对外部设备的控制。简单如台灯,复杂如电机都是这么做的。fpga输入的时钟信号是50M,每个时钟信号中高低电平的比率是50%对50%。那方波是什么样的呢?它的控制频率可能只有100,高低电平是的比率很有可能是10%对90%,那么这又该如何实现呢?

module pwm_test(clk, rst, pwm);input clk;
input rst;
output pwm;wire clk;
wire rst;
reg pwm;reg[31:0] start;
reg[31:0] stop;// pwm determinate the basic frequency of pwmalways@(posedge clk or negedge rst)if(!rst)start <= 32&#39;d0;elsestart <= start + 32&#39;d8590;always@(posedge clk or negedge rst)if(!rst)stop <= 32&#39;d429_496_730;elsestop <= stop;always@(posedge clk or negedge rst)if(!rst)pwm <= 1&#39;b1;else if(start

        和之前的做法不同,今天我们首先给出verilog代码,再进一步分析。代码不长,主要的寄存器是start、stop和pwm。其中pwm是输出信号。

        首先来看start信号,rst复位的时候被设置为0,随后开始每次自增8590。至于为什么每次增加这个数字,目前未知。

        其次来看stop信号,rst复位的时候被设置位429_496_730,大约是4亿多。看样子没有越界。因为32位整数最大能表示的数值是40多亿。等rst被复位之后,这个数据就没有发生变化了。

        最后来看pwm信号,这也是最重要的部分。因为pwm连接的是一个蜂鸣器,低电平有效,所以复位后默认输出是1。接着,在start小于stop这段时间内,蜂鸣器有效,发出声音;但是start大于stop的这段时间,蜂鸣器无效,停止发出声音。看到这里,很多同学都以为verilog分析完了,这就是一个开始发声、停止发声的verilog代码,和pwm没有关系。但是,请大家重新看下这段代码,

always@(posedge clk or negedge rst)if(!rst)start <= 32&#39;d0;elsestart <= start + 32&#39;d8590;

        前面我们说过,32位数据表达的数值是有范围的。start不可能这样一直增加下去,等到了临界值之后,start又会重新小于stop,蜂鸣器又会发生,循环又开始了。这才是最终我们想要的效果。

        分析完了之后,就是分析8590、429496730这些数字是怎么来的。首先假设输入的clk频率是50M,假设最终pwm的控制频率是100,则单次pwm内的时钟数应该是50000000/100=500000。

        利用32位整数表达范围有限制的特定,对于2^32位整数来说,单次pwm里面的每一个clk相当于自增多少呢?那就是2^32/500000 = 8589.9,差不多就是8590,这正是start每次递增的数据。

        而429496730代表什么呢?因为每次递增8589.9,差不多需要迭代500000次才能越界,而429496730/8589.9=50000左右,差不多占了500000次的10%所有,因此这个数据主要是调节单次pwm调节内的占空比的。实际的计算公式应该是,target = 500000*ratio*8589.9。

        弄懂了原理之后,下面就是编译和pin绑定了。

        实验的时候因为没有示波器,所以用了蜂鸣器做了实验。同样的频率内,ratio越大,蜂鸣器越响;反之则越闷,大家可以试试。


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