FPGA小白学习日志二：利用LED实现2选1多路选择器

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  在上一篇文章中，主播利用炒菜的比喻帮大家介绍了LED工程的建立，所以在读这一篇文章前，大家可以简要回顾以下LED工程的建立流程。本篇内容，主播主要向大家介绍数据选择器工程的实现方法。

  在开始之前，我们先来了解一下数据选择器是什么：所谓数据选择器，就是从多个输入的逻辑信号中选择一个逻辑信号输出，实现数据选择功能的逻辑电路就是数据选择器。我们用来打个比方，现在我们手中有两张电影票A和B,但这时我们是不知道到底哪张电影票是允许我们进入电影院的，这时候我们就要去问检票员，检票员说A，那就可以进；否则，B就可以进。通过这个比喻，我们就能理解数据选择器的大体思路了：这里的电影票A与B就相当于输入信号in1与in2，检票员就相当于数据选择信号sel（英文select），电影院就相当于输出信号out，注意这里的输出信号out只有一个。因此，我们就可以在Visio中设计出2-1数据选择器：

                           

  同样，我们给出2-1数据选择器的真值表：

            

  我们来分析以下这个真值表：当选择信号sel为0时，对应输入信号in1的通道开启，此时，无论输入信号in2怎么取值，输出信号out永远与输入信号in1相同。那反过来讲,选择信号sel为1时，对应输入信号in2的通道开启，此时，无论输入信号in1怎么取值，输出信号out永远与输入信号in2相同。

  接下来，我们新建工程，具体的步骤在上一章有讲，这里我们就不说了。我们来看看用Verilog语言怎么实现2-1数据选择器：

                            

  我们来分析一下这段代码的语法，in1、in2、sel信号前面都有加“wire”，而out前面却加了“reg”，那么wire和reg到底是什么，他们起什么作用呢？这里主播查阅了锆石科技的《HELLO FPGA》文档：reg和wire都是数据类型，其中reg是寄存器类型，wire是连线型类型。这里主播再打个比方，wire相当于导线，他只能传递信号，但不能记住信号，所以输入信号要使用wire类型；而reg相当于寄存器，他能够记住输入信号，而在always@(*)模块中，我们的输出信号out要持续循环“sel =1 →out = in2，sel =0 →out = in1”这个逻辑进程，所以输出信号就要使用reg寄存器类型，他不断记住输入信号，又根据逻辑进程不断输出信号。

  解释完了代码，我们就来打开RTL视图，验证电路的正确性：

                  

  可以看出，RTL视图和我们在Visio中的设计完全一样。接着我们再来仿真，具体的仿真步骤主播就不说了，这里直接放波形图进行分析；

   我们取第一组红线内的波形图：

  在这组红线内的波形图中，sel信号恒为0，无论in2信号怎么变（输入信号in2从1-0-1），输出信号out波形图是不是恒等于输入信号in1。

  再取第二组分析：

  此时在这组红线内的波形图中，sel信号恒为1，无论in1信号怎么变，输出信号out波形图是不是恒等于输入信号in2了。

  举了这两组的例子，相信大家不仅能会分析波形了，也能从波形图中验证我们RTL视图的正确性。大家有时间呢也可以自己做一下仿真取不同情况分析。不过主播在这里要提醒大家一句啊，在进行仿真前，大家打开“Assignment--Settings”的时候，尤其是“Tool name”选项卡中，一定要注意我们选的是“Modelsim”而不是“Modelsim-Altera”：

  不然就会出现“Can'tIaunchtheModelSim-Alterasoftware”报错：

              

  仿真完之后呢我们就要去分配引脚了，在上一篇文章呢，主播在引脚分配这里出错了，这里就回归到原理图带大家一起读引脚。首先我们打开官方EP4C最小系统板的原理图，找到按键引脚分配图：

                          

  图中我们可以看出，KEY1按键被分配到pin90引脚，KEY2按键被分配到pin89引脚，RESET按键被分配到pin88引脚。由于本工程中我们需要用到3个信号，这里我们就把KEY1按键发出的信号标记为输入信号in1，KEY2按键发出的信号标记为输入信号in2，RESET按键发出的信号标记为选择信号sel。

  再来看LED引脚分配图：

   

  LED0被分配到IO_73引脚，LED1被分配到IO_75引脚，LED2被分配到IO_74引脚。这里我们就选择LED1，将其作为输出信号out。但是我们在引脚分配的页面是找不到IO_75引脚的，这时候我们找到U5-5模块，找到IO_75引脚对应的pin75：

                        

  这样我们的引脚就配置好了：

                                 

  大家注意，在分配好引脚以后呢，还要对未使用管脚进行设置，一定一定要记得烧录到板子之前要进行一次全编译，这不仅是在提醒大家，也是在提醒主播。最后呢我们就来看一下效果图：       

  不按RESET按键时，sel信号持续为0，此时按与不按KEY1，LED1是没有任何反应的，那么按下KEY2，LED1亮，松开KEY2, LED1不亮。

                                         

  长按RESET按键时，sel信号持续为1，此时按与不按KEY2，LED1是没有任何反应的，那么按下KEY1，LED1亮，松开KEY1, LED1不亮。

                                       

  好了，以上这就是本篇文章的所有内容了，还请大家多多支持主播！

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