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2011 红芯电子飞哥 http://www.rclogic.com http://shop57125352.taobao.com [Verilog HDL 例程讲解笔记] 红芯电子例程讲解笔记 – V1.2 1 / 62

红芯电子原创FPGA 开发板 http://shop57125352.taobao.com http://www.rclogic.com 文档修改记录 2011/06/30 创建文档（概念介绍、流水灯、数码管、DS1302 实时时钟例程分析） 2011/08/05 增加 AD 转换例程（ADC549）例程分析 2011/08/15 增加亚稳态产生的分析、层次建模简介 2011/08/29 增加 PS2 标准键盘显示到数码管的例程分析 2011/09/14 增加带校验的通用串口（UART）发送模块例程 2 / 62

红芯电子原创FPGA 开发板 http://shop57125352.taobao.com http://www.rclogic.com 文档目录目录文档修改记录 ........................................................................................................................... 2 文档目录 ................................................................................................................................... 3 引言 ........................................................................................................................................... 8 不规范的代码分析 ................................................................................................................... 8 1. 让一个 LED 闪烁的简单例程 .................................................................................... 10 2. 学习 FPGA 容易陷入的误区 ..................................................................................... 11 3. Verilog HDL 跟 C 代码的区别 ................................................................................ 12 4. 阻塞与非阻塞 .............................................................................................................. 13 5. 关于电路运行的速度，查找关键路径 ...................................................................... 13 红芯电子的例程分析 ............................................................................................................. 14 例程一、【红芯电子】永远的流水灯【难度等级：简单】 ............................................. 15 1. 代码展示 .............................................................................................................. 15 2. 知识点 .................................................................................................................. 17 例程二、【红芯电子】数码管动态扫描【难度等级：简单】 ......................................... 18 1. 硬件工作原理分析 .................................................................................................. 18 2. 代码架构 .............................................................................................................. 19 3 / 62

红芯电子原创FPGA 开发板 http://shop57125352.taobao.com http://www.rclogic.com 3. 代码展示 .............................................................................................................. 20 再提 FPGA 概念 ..................................................................................................................... 24 1. FPGA 与单片机的区别 ...................................................................................... 25 2. 为什么要采用同步设计 ...................................................................................... 26 3. 为什么不采用异步设计 ...................................................................................... 26 4. 用 FPGA 主要学习什么 ..................................................................................... 26 5. 为什么要提倡学习 Verilog HDL 而不是 VHDL .......................................... 27 6. 关于 NIOS/SOPC 的特别说明 ......................................................................... 27 7. 从事 FPGA 与从事软件开发究竟有哪些优势？（个人观点） ................... 28 例程三、【红芯电子】DS1302 驱动分析【难度等级：进阶级】 .................................. 28 1. 实验目标 .............................................................................................................. 28 2. 了解芯片特性 ...................................................................................................... 29 3. 寄存器重要说明 .................................................................................................. 29 4. 代码展示 .............................................................................................................. 30 状态机状态转换图如下 ................................................................................................. 31 5. 仿真的重要性 ...................................................................................................... 37 例程四、【红芯电子】AD 转换 TLC549 例程分析【难度等级：进阶级】 .................. 37 1. 实验前的准备工作 .............................................................................................. 37 2. 知识点 ...................................................................................................................... 39 4 / 62

红芯电子原创FPGA 开发板 http://shop57125352.taobao.com http://www.rclogic.com 3. 我们定义的状态转换图 .......................................................................................... 39 4. 顶层模块 .................................................................................................................. 39 5. 不同的描述方法对比速度和资源占用 .............................................................. 45 电路运行的速度 ............................................................................................................. 45 亚稳态的产生条件及应对策略 ............................................................................................. 47 FPGA 设计中重要的层次建模设计 ...................................................................................... 48 1. 使用层次建模的目的 .............................................................................................. 48 2. 重要概念 – 模块 .................................................................................................... 48 3. 重要概念 – 例化 .................................................................................................... 48 4. 自底向上的设计方法 .............................................................................................. 48 5. 自顶向下的设计方法 .............................................................................................. 49 6. 实例分析 – 秒表实验 ............................................................................................ 49 例程五、【红芯电子】PS2 标准键盘解析例程分析【难度等级：进阶级】 ................. 51 1. 硬件工作原理分析 .............................................................................................. 51 2. 解析原理 .............................................................................................................. 52 3. 代码展示 .............................................................................................................. 52 4. 开发板运行效果 .................................................................................................. 55 例程六、【红芯电子】串口发送模块例程分析【难度等级：进阶级】 ......................... 56 1. 硬件工作原理及概念介绍 .................................................................................. 56 5 / 62

红芯电子原创FPGA 开发板 http://shop57125352.taobao.com http://www.rclogic.com 2. 帧结构 .................................................................................................................. 56 3. 代码框图 .............................................................................................................. 57 4. UART_TX 代码展示（已加中文注释） ........................................................ 57 5. UART_CTL 代码展示（已加中文注释） ........................................................ 60 6. 例程运行效果 ...................................................................................................... 61 结束语 ..................................................................................................................................... 61 红芯作品 6 / 62

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红芯电子原创FPGA 开发板 http://shop57125352.taobao.com http://www.rclogic.com 引言由于自己本来就是逻辑工程师出生，而最近我拜读了网络上非常流行的，包括影响非常深远的一些“前辈”写的文章和代码，觉得自己有必要去“提醒”那些曾被某些东西所误导的跟随者，因此本笔记旨在通过对红芯电子部份例程的讲解，让学习者了解专业级的 Verilog HDL 的硬件描述方法。其实编码规范并不是唯一的，你也可以掌握其它规范，但我这里讲的至少也是 IC 设计级的代码规范之一，无所谓是否是最好的，但一定要严谨。首先，FPGA 本身也是数字 IC 设计的验证平台，从专业的角度来说，如果按 IC 设计的规范来设计 FPGA 那就是最严格的，目的只有一个就是尽可能保证正式的 IC 尽量没有 bug, 尽管 FPGA 因为可以重复编程就算有错误也可以再修正，而从学知识的严谨性来讲，我并不赞同怀着这种想法来做设计，因为你设计的产品极有可能不够稳定。不规范的代码分析 1) if … else if … else … 结构不完整，生成锁存器这个代码在条件判断中的结构是：if (xx) , else if (xx) , 如果这两个条件都不满足的话 rLED_Out 应该是多少呢？答案是系统在这里会生成一个锁存器，生成锁存器无论是在 8 / 62

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