-
ZC-CLS381RGB颜色识别+8x8点阵指示——WS2812点阵驱动（中）
前言
RGB888点阵是一个由64个WS2812 RGB LED灯珠组成的点阵显示屏，可以用于艺术装饰、玩具和游戏、时钟计时器和状态指示器等各种场景。
本文将向各位读者展示，如何利用FPGA驱动该8x8点阵显示屏，使得点阵显示特定的字符信息。一、WS2812简介
WS2812 RGB LED灯珠广泛应用于LED灯带、室内和户外装饰照明、信号指示灯、车载设备等方面，由于它可以通过简单的控制器控制多个LED灯珠的颜色和亮度，因此具有非常广泛的市场前景。
二、WS2812配置说明
根据WS2812特性可知，要实现8x8图像的显示，就必须要配置64x24个数据，在设计中可以把配置64个数据和配置24个数据这两部分分开，在设计时，可以分成三个模块来实现此功能：配置模块、控制模块和顶层模块。
配置模块用来指示需要配置的是64个RGB LED灯中的哪一个，并提供开始配置信号和待显示的24位图像信息，将上述信号提供给控制模块完成对LED灯显示与色彩信息的配置。
控制模块用来配置配置模块发送过来的24位图像信息，对每一位进行解码然后按照特定格式发送“0”或者发送“1”，当配置完成24x64个数据并持续一段时间的低电平复位，就能够驱动8x8点阵显示了。
顶层模块用来级联配置模块和控制模块，此处不再过多叙述。
发送的“0”码或者“1”码配置规则如下图所示：
在本设计中，设定发送“0”码的总时间为1180ns，其中高电平占据300ns；发送“1”码的总时间为1280ns，其中高电平占据640ns；复位总时间为300us。三、波形图绘制
1.配置模块
配置模块信号波形图如下图所示：
如图所示，cfg_start信号为控制模块每完成一个24bit数据的配置，就发送拉高信号告知配置模块可以开始配置下一个24bit数据了。需要注意的是，cnt_wait信号为上电等待信号，这里人为设定等待20ms等待电源电压稳定、器件初始化和内部元件自适应调节，等待完成之后拉高start_en，指示器件开始工作。cfg_num是指示配置了多少个LED灯，cfg_data是指示需要向该LED灯里面写入什么数据去配置它，ws2812_start是控制模块的开始配置信号，与cfg_num和cfg_data是保持同步的。2.控制模块
控制模块状态转移图如下图所示：
如图所示，初始时控制模块状态为空闲IDLE状态，即不进行任何数据的配置，当检测到配置模块发送的开始信号时，空闲状态就会跳转到仲裁ARBIT状态，仲裁状态仲裁发送的24位数据，每一位应该是发“0”还是发“1”，每一次发“0”或者发“1”完成后，又重新回到仲裁状态仲裁下一个数据的发送状态（“0”或“1”）.当发送完成64x24个数据时，表明一副8x8图像数据配置完成，此时跳转都复位RST状态，数据持续发送一段时间低电平，结束后又重新回到空闲IDLE状态等待配置模块的开始信号到来，再继续开始配置。
控制模块信号波形图如下图所示：
如图所示，cfg_data为待配置的24位数据，这里为了描述状态的跳转，假设配置的前两位数据分别位“0”和“1”，cfg_num初始为不定态，表示配置的是哪一个LED灯是不关心的，ws2812_start为该模块的开始工作信号。
skip_en_0为仲裁状态跳转到发“0”码状态的跳转信号，或者是发“0”码状态跳转到仲裁状态的跳转信号；skip_en_1为仲裁状态跳转到发“1”码状态的跳转信号，或者是发“1”码状态跳转到仲裁状态的跳转信号；skip_en_rst为发“0”码或者“1”码状态跳转到复位状态的跳转信号，或者是复位状态跳转到空闲状态的跳转信号。
n_state为次态，c_state为现态，两者具有一个时钟周期的差异。cnt_wait为全局计数器，计数仲裁、发“0”码或者“1”码、复位状态的时间，data为解码得到的24bit待配置数据的每一位数据，cnt_num位配置的数据个数，最多配置24个数据。
led_data为输出信号，根据led_data高低电平持续时间不同，用来指示配置的LED灯不同的色彩信息。如图所示，发送“0”码总时间为SEND_ZERO_time+ARBIT_time=1180ns，高电平占据300ns；发送“1”码总时间为SEND_ONE_time+ARBIT_time=1280ns，高电平占据640ns。
cfg_start为输出给配置模块的开始配置信号，该信号在控制模块每配置完成24bit图像数据时会拉高。总结
本文介绍了如何利用FPGA驱动RGB888点阵显示屏显示特定的字符信息，详细阐述了配置模块和控制模块之间的协作关系，以及两个模块之间的信号传递图示以及每个信号的作用。下一章演示颜色识别与RGB88点阵关联效果。
参考代码
1.配置模块
module ws2812_cfg_ctrl ( input wire sys_clk , input wire sys_rst_n , input wire cfg_start , //配置模块开始工作指示的单脉冲信号，由控制模块产生 input wire r_valid , //红色分量有效信号，为持续拉高的电平信号 input wire g_valid , //绿色分量有效信号，为持续拉高的电平信号 input wire b_valid , //蓝色分量有效信号，为持续拉高的电平信号 output reg ws2812_start , //控制模块开始工作指示的单脉冲信号，由配置模块产生 output reg [5:0] cfg_num , //配置的8x8点阵个数，最大值64-1 output reg [23:0] cfg_data //待显示的颜色数据 ); localparam CNT_WAIT_MAX = 20'd1_000_000 ; //上电等待20ms，自行设定 wire [23:0] data_none[63:0] ; //显示白色字母“N” wire [23:0] data_r[63:0] ; //显示红色字母“R” wire [23:0] data_g[63:0] ; //显示绿色字母“G” wire [23:0] data_b[63:0] ; //显示蓝色字母“B” reg [19:0] cnt_wait ; //上电等待计数器，等待20ms后一直保持最大值 reg start_en ; //上电等待结束开始工作信号 always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) if(sys_rst_n == 1'b0) cnt_wait <= 20'd0 ; else if(cnt_wait >= CNT_WAIT_MAX - 1'b1) cnt_wait <= CNT_WAIT_MAX ; else cnt_wait <= cnt_wait + 1'b1 ; always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) if(sys_rst_n == 1'b0) start_en <= 1'b0 ; else if(cnt_wait == CNT_WAIT_MAX - 1'b1) start_en <= 1'b1 ; else start_en <= 1'b0 ; always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) if(sys_rst_n == 1'b0) ws2812_start <= 1'b0 ; else if((start_en == 1'b1)||((cfg_start == 1'b1)&&(cfg_num == 6'd63))) ws2812_start <= 1'b1 ; else ws2812_start <= 1'b0 ; always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) if(sys_rst_n == 1'b0) cfg_num <= 6'd0 ; else if(cfg_start == 1'b1) cfg_num <= cfg_num + 1'b1 ; else cfg_num <= cfg_num ; //选择显示的字母和颜色类型 //r_valid有效显示红色“R” //g_valid有效显示绿色"G" //b_valid有效显示蓝色"B" //三种信号均无效显示白色"N" //RGB每一位向右移5位是在不改变显示颜色条件下减小显示亮度，否则发光太刺眼 always@(*) case({r_valid,g_valid,b_valid}) 3'b100 : cfg_data = {(data_r[cfg_num][23:16] >> 5),(data_r[cfg_num][15:8] >> 5),(data_r[cfg_num][7:0] >> 5)} ; 3'b010 : cfg_data = {(data_g[cfg_num][23:16] >> 5),(data_g[cfg_num][15:8] >> 5),(data_g[cfg_num][7:0] >> 5)} ; 3'b001 : cfg_data = {(data_b[cfg_num][23:16] >> 5),(data_b[cfg_num][15:8] >> 5),(data_b[cfg_num][7:0] >> 5)} ; default : cfg_data = {(data_none[cfg_num][23:16] >> 5),(data_none[cfg_num][15:8] >> 5),(data_none[cfg_num][7:0] >> 5)} ; endcase //默认显示字母“N” assign data_none[00] = {8'hff,8'hff,8'hff} ; assign data_none[01] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[02] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[03] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[04] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[05] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[06] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[07] = {8'hff,8'hff,8'hff} ; assign data_none[08] = {8'hff,8'hff,8'hff} ; assign data_none[09] = {8'hff,8'hff,8'hff} ; assign data_none[10] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[11] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[12] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[13] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[14] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[15] = {8'hff,8'hff,8'hff} ; assign data_none[16] = {8'hff,8'hff,8'hff} ; assign data_none[17] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[18] = {8'hff,8'hff,8'hff} ; assign data_none[19] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[20] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[21] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[22] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[23] = {8'hff,8'hff,8'hff} ; assign data_none[24] = {8'hff,8'hff,8'hff} ; assign data_none[25] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[26] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[27] = {8'hff,8'hff,8'hff} ; assign data_none[28] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[29] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[30] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[31] = {8'hff,8'hff,8'hff} ; assign data_none[32] = {8'hff,8'hff,8'hff} ; assign data_none[33] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[34] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[35] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[36] = {8'hff,8'hff,8'hff} ; assign data_none[37] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[38] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[39] = {8'hff,8'hff,8'hff} ; assign data_none[40] = {8'hff,8'hff,8'hff} ; assign data_none[41] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[42] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[43] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[44] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[45] = {8'hff,8'hff,8'hff} ; assign data_none[46] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[47] = {8'hff,8'hff,8'hff} ; assign data_none[48] = {8'hff,8'hff,8'hff} ; assign data_none[49] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[50] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[51] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[52] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[53] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[54] = {8'hff,8'hff,8'hff} ; assign data_none[55] = {8'hff,8'hff,8'hff} ; assign data_none[56] = {8'hff,8'hff,8'hff} ; assign data_none[57] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[58] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[59] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[60] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[61] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[62] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_none[63] = {8'hff,8'hff,8'hff} ; //检测到红色显示字母“R” assign data_r[00] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[01] = {8'h00,8'hff,8'h00} ; assign data_r[02] = {8'h00,8'hff,8'h00} ; assign data_r[03] = {8'h00,8'hff,8'h00} ; assign data_r[04] = {8'h00,8'hff,8'h00} ; assign data_r[05] = {8'h00,8'hff,8'h00} ; assign data_r[06] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[07] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[08] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[09] = {8'h00,8'hff,8'h00} ; assign data_r[10] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[11] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[12] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[13] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[14] = {8'h00,8'hff,8'h00} ; assign data_r[15] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[16] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[17] = {8'h00,8'hff,8'h00} ; assign data_r[18] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[19] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[20] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[21] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[22] = {8'h00,8'hff,8'h00} ; assign data_r[23] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[24] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[25] = {8'h00,8'hff,8'h00} ; assign data_r[26] = {8'h00,8'hff,8'h00} ; assign data_r[27] = {8'h00,8'hff,8'h00} ; assign data_r[28] = {8'h00,8'hff,8'h00} ; assign data_r[29] = {8'h00,8'hff,8'h00} ; assign data_r[30] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[31] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[32] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[33] = {8'h00,8'hff,8'h00} ; assign data_r[34] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[35] = {8'h00,8'hff,8'h00} ; assign data_r[36] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[37] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[38] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[39] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[40] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[41] = {8'h00,8'hff,8'h00} ; assign data_r[42] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[43] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[44] = {8'h00,8'hff,8'h00} ; assign data_r[45] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[46] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[47] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[48] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[49] = {8'h00,8'hff,8'h00} ; assign data_r[50] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[51] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[52] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[53] = {8'h00,8'hff,8'h00} ; assign data_r[54] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[55] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[56] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[57] = {8'h00,8'hff,8'h00} ; assign data_r[58] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[59] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[60] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[61] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_r[62] = {8'h00,8'hff,8'h00} ; assign data_r[63] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; //检测到绿色显示字母“G” assign data_g[00] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[01] = {8'hff,8'h00,8'h00} ; assign data_g[02] = {8'hff,8'h00,8'h00} ; assign data_g[03] = {8'hff,8'h00,8'h00} ; assign data_g[04] = {8'hff,8'h00,8'h00} ; assign data_g[05] = {8'hff,8'h00,8'h00} ; assign data_g[06] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[07] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[08] = {8'hff,8'h00,8'h00} ; assign data_g[09] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[10] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[11] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[12] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[13] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[14] = {8'hff,8'h00,8'h00} ; assign data_g[15] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[16] = {8'hff,8'h00,8'h00} ; assign data_g[17] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[18] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[19] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[20] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[21] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[22] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[23] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[24] = {8'hff,8'h00,8'h00} ; assign data_g[25] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[26] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[27] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[28] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[29] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[30] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[31] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[32] = {8'hff,8'h00,8'h00} ; assign data_g[33] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[34] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[35] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[36] = {8'hff,8'h00,8'h00} ; assign data_g[37] = {8'hff,8'h00,8'h00} ; assign data_g[38] = {8'hff,8'h00,8'h00} ; assign data_g[39] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[40] = {8'hff,8'h00,8'h00} ; assign data_g[41] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[42] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[43] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[44] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[45] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[46] = {8'hff,8'h00,8'h00} ; assign data_g[47] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[48] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[49] = {8'hff,8'h00,8'h00} ; assign data_g[50] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[51] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[52] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[53] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[54] = {8'hff,8'h00,8'h00} ; assign data_g[55] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[56] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[57] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[58] = {8'hff,8'h00,8'h00} ; assign data_g[59] = {8'hff,8'h00,8'h00} ; assign data_g[60] = {8'hff,8'h00,8'h00} ; assign data_g[61] = {8'hff,8'h00,8'h00} ; assign data_g[62] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_g[63] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; //检测到绿色显示字母“B” assign data_b[00] = {8'h00,8'h00,8'hff} ; assign data_b[01] = {8'h00,8'h00,8'hff} ; assign data_b[02] = {8'h00,8'h00,8'hff} ; assign data_b[03] = {8'h00,8'h00,8'hff} ; assign data_b[04] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[05] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[06] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[07] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[08] = {8'h00,8'h00,8'hff} ; assign data_b[09] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[10] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[11] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[12] = {8'h00,8'h00,8'hff} ; assign data_b[13] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[14] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[15] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[16] = {8'h00,8'h00,8'hff} ; assign data_b[17] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[18] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[19] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[20] = {8'h00,8'h00,8'hff} ; assign data_b[21] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[22] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[23] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[24] = {8'h00,8'h00,8'hff} ; assign data_b[25] = {8'h00,8'h00,8'hff} ; assign data_b[26] = {8'h00,8'h00,8'hff} ; assign data_b[27] = {8'h00,8'h00,8'hff} ; assign data_b[28] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[29] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[30] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[31] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[32] = {8'h00,8'h00,8'hff} ; assign data_b[33] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[34] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[35] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[36] = {8'h00,8'h00,8'hff} ; assign data_b[37] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[38] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[39] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[40] = {8'h00,8'h00,8'hff} ; assign data_b[41] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[42] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[43] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[44] = {8'h00,8'h00,8'hff} ; assign data_b[45] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[46] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[47] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[48] = {8'h00,8'h00,8'hff} ; assign data_b[49] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[50] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[51] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[52] = {8'h00,8'h00,8'hff} ; assign data_b[53] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[54] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[55] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[56] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[57] = {8'h00,8'h00,8'hff} ; assign data_b[58] = {8'h00,8'h00,8'hff} ; assign data_b[59] = {8'h00,8'h00,8'hff} ; assign data_b[60] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[61] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[62] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; assign data_b[63] = {8'h00,8'h00,8'h00} ; endmodule- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- 20
- 21
- 22
- 23
- 24
- 25
- 26
- 27
- 28
- 29
- 30
- 31
- 32
- 33
- 34
- 35
- 36
- 37
- 38
- 39
- 40
- 41
- 42
- 43
- 44
- 45
- 46
- 47
- 48
- 49
- 50
- 51
- 52
- 53
- 54
- 55
- 56
- 57
- 58
- 59
- 60
- 61
- 62
- 63
- 64
- 65
- 66
- 67
- 68
- 69
- 70
- 71
- 72
- 73
- 74
- 75
- 76
- 77
- 78
- 79
- 80
- 81
- 82
- 83
- 84
- 85
- 86
- 87
- 88
- 89
- 90
- 91
- 92
- 93
- 94
- 95
- 96
- 97
- 98
- 99
- 100
- 101
- 102
- 103
- 104
- 105
- 106
- 107
- 108
- 109
- 110
- 111
- 112
- 113
- 114
- 115
- 116
- 117
- 118
- 119
- 120
- 121
- 122
- 123
- 124
- 125
- 126
- 127
- 128
- 129
- 130
- 131
- 132
- 133
- 134
- 135
- 136
- 137
- 138
- 139
- 140
- 141
- 142
- 143
- 144
- 145
- 146
- 147
- 148
- 149
- 150
- 151
- 152
- 153
- 154
- 155
- 156
- 157
- 158
- 159
- 160
- 161
- 162
- 163
- 164
- 165
- 166
- 167
- 168
- 169
- 170
- 171
- 172
- 173
- 174
- 175
- 176
- 177
- 178
- 179
- 180
- 181
- 182
- 183
- 184
- 185
- 186
- 187
- 188
- 189
- 190
- 191
- 192
- 193
- 194
- 195
- 196
- 197
- 198
- 199
- 200
- 201
- 202
- 203
- 204
- 205
- 206
- 207
- 208
- 209
- 210
- 211
- 212
- 213
- 214
- 215
- 216
- 217
- 218
- 219
- 220
- 221
- 222
- 223
- 224
- 225
- 226
- 227
- 228
- 229
- 230
- 231
- 232
- 233
- 234
- 235
- 236
- 237
- 238
- 239
- 240
- 241
- 242
- 243
- 244
- 245
- 246
- 247
- 248
- 249
- 250
- 251
- 252
- 253
- 254
- 255
- 256
- 257
- 258
- 259
- 260
- 261
- 262
- 263
- 264
- 265
- 266
- 267
- 268
- 269
- 270
- 271
- 272
- 273
- 274
- 275
- 276
- 277
- 278
- 279
- 280
- 281
- 282
- 283
- 284
- 285
- 286
- 287
- 288
- 289
- 290
- 291
- 292
- 293
- 294
- 295
- 296
- 297
- 298
- 299
- 300
- 301
- 302
- 303
- 304
- 305
- 306
- 307
- 308
- 309
- 310
- 311
- 312
- 313
- 314
- 315
- 316
- 317
- 318
- 319
- 320
- 321
- 322
- 323
- 324
- 325
- 326
- 327
- 328
- 329
- 330
- 331
2.控制模块
module ws2812_ctrl ( input wire sys_clk , input wire sys_rst_n , input wire ws2812_start , //控制模块开始工作指示的单脉冲信号，由配置模块产生 input wire [23:0] cfg_data , //待配置的RGB888颜色数据 input wire [5:0] cfg_num , //配置的RGB灯个数 output reg cfg_start , //配置模块开始工作指示的单脉冲信号，由控制模块产生 output reg led_data ); localparam IDLE = 3'd0 , //空闲状态，跳转条件是配置模块产生的ws2812_start ARBIT = 3'd1 , //仲裁状态，判断每一位RGB888是0还是1，是0跳转到SEND_SERO，是1跳转到SEND_ONE SEND_ZERO = 3'd2 , //发送数据0状态，发送24x64个数据完毕跳转到RST_N状态，发送完成0码重新跳转到仲裁状态 SEND_ONE = 3'd3 , //发送数据1状态，发送24x64个数据完毕跳转到RST_N状态，发送完成1码重新跳转到仲裁状态 RST_N = 3'd4 ; //复位状态，发送完成24x64个数据后，复位状态会持续一段时间低电平 localparam CNT_WAIT_0 = 14'd55 , //发送数据0等待时间，1100ns，总时间为CNT_WAIT_0 + ARBIT_time = 1180ns CNT_WAIT_H0 = 14'd15 , //发送数据0高电平时间，300ns，低电平时间为CNT_WAIT_0 - CNT_WAIT_H0 + ARBIT_time = 880ns CNT_WAIT_1 = 14'd64 , //发送数据1等待时间，1280ns，总时间为CNT_WAIT_1 + ARBIT_time = 1360ns CNT_WAIT_H1 = 14'd32 , //发送数据1高电平时间，640ns，低电平时间为CNT_WAIT_1 - CNT_WAIT_H1 + ARBIT_time = 720ns CNT_WAIT_RST= 14'd15000 ; //发送24x64个数据完成，复位状态等待时间，总时间为300us reg skip_en_0 ; // ①仲裁状态跳转到发送数据0状态跳转信号；②发送数据0状态跳转到仲裁状态跳转信号 reg skip_en_1 ; // ①仲裁状态跳转到发送数据1状态跳转信号；②发送数据1状态跳转到仲裁状态跳转信号 reg skip_en_rst ; // ①发送数据0/1状态跳转到复位状态跳转信号；②复位状态跳转到空闲状态跳转信号 reg [2:0] n_state ; //次态 reg [2:0] c_state ; //现态 reg [13:0] cnt_wait ; //全局等待计数器 reg data ; //数据0或者1，解码cfg_data每一位得到 reg [4:0] cnt_num ; //对配置的RGB888比特个数计数，最多配置24-1个 always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) if(sys_rst_n == 1'b0) c_state <= IDLE ; else c_state <= n_state ; always@(*) case(c_state) IDLE : if(ws2812_start == 1'b1) n_state = ARBIT ; else n_state = IDLE ; ARBIT : if(skip_en_0 == 1'b1) n_state = SEND_ZERO ; else if(skip_en_1 == 1'b1) n_state = SEND_ONE ; else n_state = ARBIT ; SEND_ZERO : if(skip_en_0 == 1'b1) n_state = ARBIT ; else if(skip_en_rst == 1'b1) n_state = RST_N ; else n_state = SEND_ZERO ; SEND_ONE : if(skip_en_1 == 1'b1) n_state = ARBIT ; else if(skip_en_rst == 1'b1) n_state = RST_N ; else n_state = SEND_ONE ; RST_N : if(skip_en_rst == 1'b1) n_state = IDLE ; else n_state = RST_N ; default : n_state = IDLE ; endcase always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) if(sys_rst_n == 1'b0) begin skip_en_0 <= 1'b0 ; skip_en_1 <= 1'b0 ; skip_en_rst <= 1'b0 ; cnt_wait <= 14'd0 ; data <= 1'b0 ; cnt_num <= 5'd0 ; cfg_start <= 1'b0 ; led_data <= 1'b0 ; end else case(c_state) ARBIT :begin if(cnt_wait == 14'd3) cnt_wait <= 14'd0 ; else cnt_wait <= cnt_wait + 1'b1 ; data <= cfg_data[23 - cnt_num] ; cfg_start <= 1'b0 ; if((data == 1'b0)&&(cnt_wait == 14'd2)) skip_en_0 <= 1'b1 ; else skip_en_0 <= 1'b0 ; if((data == 1'b1)&&(cnt_wait == 14'd2)) skip_en_1 <= 1'b1 ; else skip_en_1 <= 1'b0 ; end SEND_ZERO :begin if(cnt_wait == CNT_WAIT_0 - 1'b1) cnt_wait <= 14'd0 ; else cnt_wait <= cnt_wait + 1'b1 ; if((cnt_wait == CNT_WAIT_0 - 1'b1)&&(cnt_num == 5'd23)&&(cfg_num != 6'd63)) cfg_start <= 1'b1 ; else cfg_start <= 1'b0 ; if((cnt_num == 5'd23)&&(cnt_wait == CNT_WAIT_0 - 1'b1)) cnt_num <= 6'd0 ; else if(cnt_wait == CNT_WAIT_0 - 1'b1) cnt_num <= cnt_num + 1'b1 ; else cnt_num <= cnt_num ; if((cnt_wait == CNT_WAIT_0 - 2'd2)&&(cnt_num == 5'd23)&&(cfg_num == 6'd63)) skip_en_rst <= 1'b1 ; else if(cnt_wait == CNT_WAIT_0 - 2'd2) skip_en_0 <= 1'b1 ; else begin skip_en_rst <= 1'b0 ; skip_en_0 <= 1'b0 ; end if(cnt_wait <= CNT_WAIT_H0 - 1'b1) led_data <= 1'b1 ; else led_data <= 1'b0 ; end SEND_ONE :begin if(cnt_wait == CNT_WAIT_1 - 1'b1) cnt_wait <= 14'd0 ; else cnt_wait <= cnt_wait + 1'b1 ; if((cnt_wait == CNT_WAIT_1 - 1'b1)&&(cnt_num == 5'd23)&&(cfg_num != 6'd63)) cfg_start <= 1'b1 ; else cfg_start <= 1'b0 ; if((cnt_num == 5'd23)&&(cnt_wait == CNT_WAIT_1 - 1'b1)) cnt_num <= 6'd0 ; else if(cnt_wait == CNT_WAIT_1 - 1'b1) cnt_num <= cnt_num + 1'b1 ; else cnt_num <= cnt_num ; if((cnt_wait == CNT_WAIT_1 - 2'd2)&&(cnt_num == 5'd23)&&(cfg_num == 6'd63)) skip_en_rst <= 1'b1 ; else if(cnt_wait == CNT_WAIT_1 - 2'd2) skip_en_1 <= 1'b1 ; else begin skip_en_rst <= 1'b0 ; skip_en_1 <= 1'b0 ; end if(cnt_wait <= CNT_WAIT_H1 - 1'b1) led_data <= 1'b1 ; else led_data <= 1'b0 ; end RST_N :begin if(cnt_wait == CNT_WAIT_RST - 1'b1) cnt_wait <= 14'd0 ; else cnt_wait <= cnt_wait + 1'b1 ; if(cnt_wait == CNT_WAIT_RST - 1'b1) cfg_start <= 1'b1 ; else cfg_start <= 1'b0 ; if(cnt_wait == CNT_WAIT_RST - 2'd2) skip_en_rst <= 1'b1 ; else skip_en_rst <= 1'b0 ; led_data <= 1'b0 ; end default :begin skip_en_0 <= 1'b0 ; skip_en_1 <= 1'b0 ; skip_en_rst <= 1'b0 ; cnt_wait <= 14'd0 ; data <= 1'b0 ; cnt_num <= 5'd0 ; led_data <= 1'b0 ; cfg_start <= 1'b0 ; end endcase endmodule- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- 20
- 21
- 22
- 23
- 24
- 25
- 26
- 27
- 28
- 29
- 30
- 31
- 32
- 33
- 34
- 35
- 36
- 37
- 38
- 39
- 40
- 41
- 42
- 43
- 44
- 45
- 46
- 47
- 48
- 49
- 50
- 51
- 52
- 53
- 54
- 55
- 56
- 57
- 58
- 59
- 60
- 61
- 62
- 63
- 64
- 65
- 66
- 67
- 68
- 69
- 70
- 71
- 72
- 73
- 74
- 75
- 76
- 77
- 78
- 79
- 80
- 81
- 82
- 83
- 84
- 85
- 86
- 87
- 88
- 89
- 90
- 91
- 92
- 93
- 94
- 95
- 96
- 97
- 98
- 99
- 100
- 101
- 102
- 103
- 104
- 105
- 106
- 107
- 108
- 109
- 110
- 111
- 112
- 113
- 114
- 115
- 116
- 117
- 118
- 119
- 120
- 121
- 122
- 123
- 124
- 125
- 126
- 127
- 128
- 129
- 130
- 131
- 132
- 133
- 134
- 135
- 136
- 137
- 138
- 139
- 140
- 141
- 142
- 143
- 144
- 145
- 146
- 147
- 148
- 149
- 150
- 151
- 152
- 153
- 154
- 155
- 156
- 157
- 158
- 159
- 160
- 161
- 162
- 163
- 164
- 165
- 166
- 167
- 168
- 169
- 170
- 171
- 172
- 173
- 174
- 175
- 176
- 177
- 178
- 179
- 180
- 181
- 182
- 183
- 184
- 185
3.顶层模块
module ws2812_top ( input wire sys_clk , input wire sys_rst_n , input wire r_valid , input wire g_valid , input wire b_valid , output wire led_data ); wire cfg_start ; wire ws2812_start; wire [5:0] cfg_num ; wire [23:0] cfg_data ; ws2812_cfg_ctrl ws2812_cfg_ctrl_inst ( .sys_clk (sys_clk ), .sys_rst_n (sys_rst_n ), .cfg_start (cfg_start ), .r_valid (r_valid ), .g_valid (g_valid ), .b_valid (b_valid ), .ws2812_start (ws2812_start ), .cfg_num (cfg_num ), .cfg_data (cfg_data ) ); ws2812_ctrl ws2812_ctrl_inst ( .sys_clk (sys_clk ), .sys_rst_n (sys_rst_n ), .ws2812_start (ws2812_start ), .cfg_data (cfg_data ), .cfg_num (cfg_num ), .cfg_start (cfg_start ), .led_data (led_data ) ); endmodule- 1
- 2
- 3
- 4
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- 15
- 16
- 17
- 18
- 19
- 20
- 21
- 22
- 23
- 24
- 25
- 26
- 27
- 28
- 29
- 30
- 31
- 32
- 33
- 34
- 35
- 36
- 37
- 38
- 39
- 40
- 41
-
相关阅读:
PMP考试点02
达芬奇机器人手术模拟系统RobotixMentQr
数据结构之—顺序表和链表
MongoDB - 聚合查询
包含吲哚菁绿的多聚体白蛋白纳米球/载马钱子碱纳米粒的牛血清白蛋白微球的制备
U盘坏了数据可以恢复吗？超详细的U盘数据恢复图文教程！
MySQL下载安装运行
计算机字符编码方式
Doris通过ODBC驱动导入外部表数据
【24届数字IC秋招总结】正式批面试经验汇总9——飞腾
- 原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_43828944/article/details/133862987