一个问题：六位八段数码管（Verilog）
【基本信息】
需求：verilog程序，显示任意六位字符或数值，包含点号，且能够按需点亮位数。（学习篇）
芯片型号：cyclone Ⅳ EP4CE10F17C8
数码管属性：六位、八段
【最终成果图】
经过多轮测试，最后代码程序满足设计要求，但结合仿真发现了一个问题，仿真和上机不匹配，当然还是要以上机为准。
【模块例化图】
这里就是简单地赋个初始值，来测试digital模块，最终是要seg_led和seg_sel的显示变化。
【verilog程序】
1、digital模块
模块化设计，六个位上的值直接拆开做处理，分析起来清晰。sel_cnt表示目前要显示的位数（从右往左），即sel_cnt = 6代表全亮。dp_cnt表示点号所在位数，若dp_cnt=0则代表没有点号。clk_2khz为数码管的刷新信号。
module digital
(
input sys_clk ,
input sys_rst ,
input clk_2khz ,
input [3:0] num6,
input [3:0] num5,
input [3:0] num4,
input [3:0] num3,
input [3:0] num2,
input [3:0] num1,
input [2:0] sel_cnt ,
input [2:0] dp_cnt ,
output reg[5:0] seg_sel ,
output reg[7:0] seg_led
);
reg[2:0] sel_cnt_tran;
reg[3:0] num;
reg[2:0] tran1;
//endmodule
定义了几个变量，sel_cnt_tran用来根据数码管刷新信号更替数码管的位选，而num用来接引各位上的值，数码管根据num编号段选信号。tran1在过程讨论部分做解释。
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst)
begin
if(!sys_rst)
sel_cnt_tran = 3'd0;
else
if(clk_2khz)begin
if(sel_cnt_tran < sel_cnt)begin
tran1 = sel_cnt_tran;
sel_cnt_tran = sel_cnt_tran + 1'b1;
end
else begin
tran1 = sel_cnt_tran;
sel_cnt_tran = 3'd0;
end
end
end
上述代码就是位选更替，可以直观得到，tran1比sel_cnt_tran要晚上一个数码管刷新周期。
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst)
begin
if(!sys_rst)
seg_sel <= 6'b111_111;
else if(clk_2khz)begin
case(sel_cnt_tran)
3'd1:begin
seg_sel <= 6'b111_110;
num <= num1;
end
3'd2:begin
seg_sel <= 6'b111_101;
num <= num2;
end
3'd3:begin
seg_sel <= 6'b111_011;
num <= num3;
end
3'd4:begin
seg_sel <= 6'b110_111;
num <= num4;
end
3'd5:begin
seg_sel <= 6'b101_111;
num <= num5;
end
3'd6:begin
seg_sel <= 6'b011_111;
num <= num6;
end
default:begin
seg_sel <= 6'b111_111;
end
endcase
end
end
根据原理图，数码管是共阳极，并且位选拉低有效，这里测试是没有问题的。
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst)begin
if (!sys_rst)
seg_led = 8'b0;
else begin
case (num)
4'h0 : seg_led = 8'b1100_0000;
4'h1 : seg_led = 8'b1111_1001;
4'h2 : seg_led = 8'b1010_0100;
4'h3 : seg_led = 8'b1011_0000;
4'h4 : seg_led = 8'b1001_1001;
4'h5 : seg_led = 8'b1001_0010;
4'h6 : seg_led = 8'b1000_0010;
4'h7 : seg_led = 8'b1111_1000;
4'h8 : seg_led = 8'b1000_0000;
4'h9 : seg_led = 8'b1001_0000;
4'ha : seg_led = 8'b1000_1000;
4'hb : seg_led = 8'b1000_0011;
4'hc : seg_led = 8'b1100_0110;
4'hd : seg_led = 8'b1010_0001;
4'he : seg_led = 8'b1000_0110;
4'hf : seg_led = 8'b1000_1110;
default : seg_led = 8'b1100_0000;//多余
endcase
if(dp_cnt == (tran1))begin //确定点号，这里不是sel_cnt_tran
seg_led = seg_led & 8'b0111_1111;
end
end
end
2、clk_2khz模块
module clk_2khz
(
input sys_clk ,
input sys_rst ,
output reg clk_out
);
parameter cnt_2khz_max = 25_000;
reg[14:0] cnt;
clk_2khz时钟产生很简单，cnt_2khz_max = 1/2_000x50_000_000，在这就放下代码。注意两个问题：一个是不要直接posedge clk_2khz方式来读上升沿，另外尽量不要采用取反方式产生分频时钟信号，如果是取反，可以采用wire en;assign en = d1 & d0来读边沿信号。
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst)begin
if(!sys_rst)begin
cnt <= 15'd0;
clk_out <= 1'b0;
end
else if(cnt <(cnt_2khz_max-1'b1))begin
cnt <= cnt + 1'b1;
clk_out <= 1'b0;
end
else begin
cnt <= 15'd0;verilog
clk_out <= 1'b1;
end
end
endmodule
3、顶部例化测试
module digital_top (
input sys_clk ,
input sys_rst ,
output [5:0] seg_sel ,
output [7:0] seg_led
);
wire clk_2khz_tran;
reg[3:0] num1 = 4'd2;
reg[3:0] num2 = 4'h1;
reg[3:0] num3 = 4'd5;
reg[2:0] sel_cnt = 3'd6;
reg[2:0] dp_cnt = 3'd6;
digital digital_inst(); //例化省略
clk_2khz clk_generator1();
endmodule
4、Modelsim仿真
`timescale 1ns/1ns
module digital_tb();
parameter T1 =20 ;
parameter T2 =200;
parameter max = 14;
reg sys_clk;
reg clk_2khz;
reg sys_rst;
reg[3:0] num1 = 4'h1;
reg[3:0] num2 = 4'h1;
reg[3:0] num3 = 4'h1;
reg[2:0] sel_cnt = 3'd6;
reg[2:0] dp_cnt = 3'd6;
reg[3:0] cnt;
wire[7:0] seg_led;
wire[5:0] seg_sel;
always # (T1/2) sys_clk <= ~sys_clk;
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst)begin
if(!sys_rst)
cnt <= 4'd0;
else begin
if(cnt < max)begin
cnt <= cnt + 1'b1;
clk_2khz <= 1'b0;
end
else begin
cnt <= 4'd0;
clk_2khz <= 1'b1;
end
end
end
initial begin
sys_clk <=1'b0;
sys_rst <=1'b0;
#50 sys_rst <=1'b1;
end
digital digital_inst();//例化省略
endmodule
【过程讨论】
首先由于自己疏忽，数码管位选刷新位置采用的是非阻塞赋值的方法，通过用sel_cnt_tran判断为真的话，通过仿真（下图）观察到，位选和段选不匹配，就是说，点号的位置不正确，现象是位选落后了。
然后想着将赋值方法改为阻塞赋值，还是有问题。强制更改，设定判断条件为if(dp_cnt == (sel_cnt_tran-1’b1))看看，显然，这样虽然有效（图在下面），但只能保证最终的点号位置有限，比如dp_cnt = 6就有问题，因为sel_cnt_tran在6后赋值是0，达不到条件。后面借助变量tran1在sel_cnt_tran刷新处赋值使其落后一个周期，仿真显示不正确，但上机测试有效。
