Quartus 下利用ROM 实现7段译码显示

在上节内容中我们讲解了mif文件的格式以及使用方法，可以利用文本编辑器进行mif文件的编写。本节内容主要利用已经生成的ROM（8 X 256），利用mif文件将ROM的内容设置成7段数码管的译码内容，对比数码管case语句的译码，可以非常容易地转换成mif文件。

1.编写7段数码管译码mif文件

case语句译码复制如下：

always@(*)
case(count_sel)
0: SEVEN_SEG = 7'b100_0000;
1: SEVEN_SEG = 7'b111_1001;
2: SEVEN_SEG = 7'b010_0100;
3: SEVEN_SEG = 7'b011_0000;
4: SEVEN_SEG = 7'b001_1001;
5: SEVEN_SEG = 7'b001_0010;
6: SEVEN_SEG = 7'b000_0010;
7: SEVEN_SEG = 7'b111_1000;
8: SEVEN_SEG = 7'b000_0000;
9: SEVEN_SEG = 7'b001_0000;
4'ha: SEVEN_SEG = 7'b000_1000;
4'hb: SEVEN_SEG = 7'b000_0011;
4'hc: SEVEN_SEG = 7'b100_0110;
4'hd: SEVEN_SEG = 7'b010_0001;
4'he: SEVEN_SEG = 7'b000_0110;
4'hf: SEVEN_SEG = 7'b000_1110;
default: SEVEN_SEG = 7'b111_1111;
endcase

 

按照case语句的内容翻译成mif文件的地址与数据的对应关系。

mif文件内容如下：

% file name : p1_rom.mif%

DEPTH = 32;                   -- The size of memory in words
WIDTH = 8;                    -- The size of data in bits
ADDRESS_RADIX = HEX;          -- The radix for address values
DATA_RADIX = HEX;             -- The radix for data values
CONTENT                       -- start of (address : data pairs)
BEGIN

00 : 40;                 -- memory address : data
01 : 79;
02 : 24;
03 : 30;
04 : 19;
05 : 12;
06 : 02;
07 : 78;
08 : 00;
09 : 10;
0A : 08;
0B : 03;
0C : 46;
0D : 21;
0E : 06;
0F : 0e;

END;

 

2.设计利用ROM进行译码的程序

• 新建工程

工程名称–rom_7SEG，顶层实体的名称–rom_7SEG，顶层文件的名称–rom_7SEG，顶层文件的module name–rom_7SEG

• 在新工程中利用向导生成单端口ROM，名称为p1_rom，并在工程中例化，例化名为p1_rom_inst，参照Quartus ROM 的生成与配置详解
• 编写rom_7SEG.v文件，
  • 分频，将50Mhz的时钟分频成1HZ的单脉冲信号
  • 地址计数器

程序代码如下：

module rom_7SEG
(
    input        inclk,  //50Mhz
    input        rst,
    output       DP,
    output [5:0] SEAT,
    output [6:0] SEVEN_SEG
);
 
reg  [26:0] div;
reg         f_s;
reg  [3:0]  seg_addr;
 
assign      DP = 1'b1;
assign      SEAT = 6'b11_1110;
 
always@(posedge inclk or posedge rst)   //分频
if(rst)  
begin
    div = 0;
    f_s = 0;
end
else 
begin
    if(div == 49999999)
    begin
        div = 0;
        f_s = 1'b1;
    end
    else 
    begin
        div = div + 1;
        f_s = 0;
    end
end
 
always@(posedge inclk or posedge rst)  //地址计数
if(rst)  
begin
    seg_addr = 0;
end
else 
begin
    if(f_s)
        seg_addr = seg_addr + 1;
end
 
assign  DP = 1'b1;
 
p1_rom  p1_rom_inst
(
    .address (seg_addr),
    .clock   (inclk),
    .q       (SEVEN_SEG) //ROM.q是8位输出，这里只用了低7位
);
 
endmodule

3. 设置ROM的mif文件

将上面的mif文件存储到工程目录中(p1_rom.mif)，并选取ROM的mif并编译。

• 管脚锁定

根据FII-PRA006的硬件使用手册，进行管脚锁定，如表1

表1

程序信号名	网络标号	FPGA管脚	端口说明
clk	C10_50MCLK	91	输入时钟
rst	KEY3	10	复位按键
SEAT[5]	SEG_3V3_D5	124	位选信号第5位
SEAT[4]	SEG_3V3_D4	127	位选信号第4位
SEAT[3]	SEG_3V3_D3	129	位选信号第3位
SEAT[2]	SEG_3V3_D2	141	位选信号第2位
SEAT[1]	SEG_3V3_D1	142	位选信号第1位
SEAT[0]	SEG_3V3_D0	136	位选信号第0位
SEVEN_SEG[6]	SEG_PG	135	段选信号第7位
SEVEN_SEG[5]	SEG_PF	138	段选信号第6位
SEVEN_SEG[4]	SEG_PE	126	段选信号第5位
SEVEN_SEG[3]	SEG_PD	125	段选信号第4位
SEVEN_SEG[2]	SEG_PC	133	段选信号第3位
SEVEN_SEG[1]	SEG_PB	137	段选信号第2位
SEVEN_SEG[0]	SEG_PA	132	段选信号第1位
DP	SEG_DP	128	段选信号第0位

• 重新编译，在FII-PRA 006上下载测试。

测试结果应该是在FII-PRA 006开发板上最右边的数码管显示从 0 到 f  每秒的速度进行跳动。

4. Quartus mif文件编辑器的使用

除了使用通用的mif文件编辑器编辑mif文件外，Quartus 还提供了表格式mif文件编辑功能。

• 在Quartus 工程中新建mif文件，菜单file–>New… –>,选取类型为Memory Initialization File ， 如图1，

 

图1

点击OK,跳出的界面如图2，填写对应的ROM（RAM）的深度和输出宽度。

 

图2

点击OK，跳出图3界面，

 

 图3

在图3中，鼠标右键点击ASCII的位置，设置地址和数据的表示格式（如16进制，8进制，2进制等）

• • 根据需要编辑表中的内容，完成后存储，并于ROM的mif文件相关联就可以使用了。

练习题：

1. 利用ROM和 mif文件编写应用程序，利用4位数码管实现数字中的分，秒显示。要求：
   •  利用1个深度256，位宽为8的ROM进行译码，将小数点显示在第3个数码管上，要求用两种方法实现：
     • DP直接译码（Verilog）
     • DP结合7段数码管的数字部分组成8段，在mif文件中设计成通用的译码电路，并用Verilog代码实现不同的数码管和小数点的调用。
2. 编写4位2进制自然编码到4位格雷码的转换表，形成mif文件，使用4位开关作为输入，并用1位数码管译码显示。（硬件部分参照FII-PRA006/010原理图)