專案一：FPGA的呼吸燈實現

          專案介紹：呼吸燈，就是想人們呼吸頻率的一種led燈亮滅的一種表現形式。過程是慢慢變亮，然後變亮以後又慢慢變滅的一種過程。很多初學者會認為硬體邏輯語言怎麼能控制電流的高低呢，讓燈有多亮就調多亮，所以覺得不好實現，其實不用擔心，呼吸燈捅破窗戶紙就知道，其實是一個很簡單的一個小專案，下面我將一步一步的講解，並且實現。

          專案小知識講解：本次專案會用到計數器，計時器在我上一個文章裡有介紹，這裡就不多說了。此外再回顧一下佔空比的小知識，PWM（Pluse Width Modulation）脈衝寬度調製，是一種對模擬訊號電平進行數字編碼的方法。通過高解析度計數器的使用，方波的佔空比被調製用來對一個具體模擬訊號的電平進行編碼。並廣泛應用在從測量、通訊、功率控制與變換及LED照明等許多領域中。顧名思義，就是佔空比可調的訊號，那麼什麼是佔空比呢？

       佔空比（Duty Cycle or Duty Ratio），可以解釋為，在一脈衝序列中（方波），正脈衝序列的持續時間與脈衝總週期的比值。也可理解為，電路釋放能量的有效時間與總釋放時間的比值。PWM是怎樣實現調光呢？想要調節LED的亮度變化，實則是調節控制流經LED的電流。電流增大則LED亮度增強，反之減弱。但由於電流為模擬訊號，所以這時就用到了PWM。

假設剛開始時佔空比為1％，慢慢的佔空比為2％、3％、4％……56％、57％……98％、99％、100％。

這就是LED燈亮的一個過程，我們可以讓佔空比為1％時，令LED燈亮，其餘的部分讓LED滅，慢慢的佔空比越來越大，亮的部分也越來越多，這就是一個由滅到亮的一個過程。

假設剛開始時佔空比為100％，慢慢的佔空比為99％、98％、97％……64％、63％……2％、1％、0％。

這就是LED燈滅的一個過程，我們可以讓佔空比為99％時，令LED燈滅，其餘的部分讓LED亮，慢慢的佔空比越來越小，滅的部分也越來越多，這就是一個由亮到滅的一個過程。

專案設計：

     首先我們要思考，如何設計這樣描述的一個過程，很多人應該想到了用計數器，沒錯，確實要用到計數器。下面我們可以先畫一下專案構思前的時序圖。

自己手動畫的，有點粗糙，就湊合的看一下吧.......時鐘的線只是為了對齊，真實的時鐘只對著2us計數的一個時鐘週期的；比如說晶振為50MHZ，那麼每一個時鐘週期相當於1/50M=20ns，故第一個計數器為一個2us的計數器，每計100次之後清零；第二個計數器為2ms計數器，每當2us計數器計數100次時，2ms就會增加一次。同理2s計數器也是一樣。

我們可以看出，當cnt_2s>=cnt_2ms的部分剛好是我們上面所說的佔空比的位置，而且當cnt_2s加到999的時候剛好佔空比為100%，所以我們就會多了一個條件，當cnt_2s>=cnt_2ms，我們讓LED亮，cnt_2s<cnt_2ms的部分我們讓他滅。

一個完整的呼吸燈時間為2s，也就是，由亮變暗需要2s，由暗變亮需要2s；將 2s分為1000等份，也就是由亮變暗，需要1000次的變化，每次為2ms，將,2ms分為1000等份，佔空比100%過渡到0%，需要100次的變化，每次為2us；

既然原理差不多有了解，下面我們就開始程式設計環節了：

上半段只是一個由滅到亮的一個過程，我們下面開始下下半段（有亮到滅的過程），很多人都會覺得那豈不是和上面一樣再寫很多程式嘛！！！！就不賣關子了，只需要加一個標誌位flag就可以了。

記得加了標誌位flag的時候，要把標誌位flag的判斷條件寫在LED模組當中。

下面是模擬圖

根據模擬圖我們可以看到燈只在一小段是亮的，其餘的時間都是滅的，故後面也是一樣的結果。

上圖是全亮的時候準備進行由亮到滅的過程。

專案二：雙向流水呼吸燈的實現

專案設計：實現流水燈的現象，並且在流水的時候每個LED燈都實現呼吸燈的效果。為了實現這個效果，本次的設計是像踏步一樣的小專案，第一個LED燈準備從最亮到滅的那個臨界點，第二個LED燈就開始準備由滅到亮的一個過程，全程實現一個雙向流水燈的效果，流水到最右邊再返回。也就是說0S時第一個LED燈開始亮，到2S時再慢慢熄滅，此時第二個LED燈準備開始慢慢變亮到4S時慢慢熄滅，此時第三個LED燈準備慢慢變亮，以此類推..........

程式設計：流水呼吸燈的方法多種多樣，仁者見仁，智者見智。比如將呼吸燈模組例化到頂層模組去設計；用狀態機控制每個燈的過程；設定標誌位訊號，用位拼接的方法去完成呼吸流水燈。此次設計為了方便初學者理解，用一種最簡單的方法，加一個計數器，去控制每個燈的變化。

讓它每次在每個2S末尾處觸發+1，在7的時候清零，共計8個2s；思路在專案設計處有說，只有在每塊加一個條件，即可以實現效果，但是在每個cnt計數的時候，要注意第一個專案程式中的flag是1還是0；

效果大概和模擬時一樣的（踏雪尋梅的效果），模擬圖如下：

下面是用例化到頂層檔案實現的流水呼吸燈的模擬：

一般很多人看著模擬圖便可以將程式寫出，若新手不懂的，可以自行下載一下程式，因為程式過長，我將源程式和模擬程式打包上傳了，有興趣的可以自行下載一下：

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