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呼吸燈是指燈光在微電腦的控制之下完成由亮到暗的逐漸變化，感覺好像是人在呼吸。其廣泛應用于手機、電腦等電子產品之上，并成為各大品牌新款手機的賣點之一，起到一個通知提醒的作用。每個人都應該使用過帶有呼吸燈的手機，看著燈光由暗淡逐漸一點點變亮，繼而在最亮的時刻開始逐漸變暗、熄滅最后歸于虛無，就像酣睡中隨著人的呼吸而起伏的胸膛。每當看到手機屏幕上的呼吸燈閃爍時，你是否想過，如何自己設計一個呼吸燈，讓它伴隨著你的呼吸變亮變暗。沒有做過呼吸燈的同學不要緊，我將會為大家展示一個使用清晰整潔的代碼設計出來的呼吸燈。認真看完這篇文章，我可以保證你能夠真正了解呼吸燈是使用怎樣的原理設計的，并且可以自己獨立設計出自己的呼吸燈。快去點亮它吧！

介紹一下呼吸燈設計的基本原理：

呼吸燈是通過控制led燈閃爍的頻率來控制其亮度的。什么是閃爍的頻率？比如我們讓led燈在1s內持續為亮，那么這個led燈將會一直以最大的亮度閃亮，亮的頻率就是1；當我們讓led燈在1s內持續為暗，那么led燈將會一直熄滅，亮的頻率就是0；若是我們讓led燈在1s中前0.5s內為亮、后0.5s內為滅，那么led燈將會一直一閃一滅，持續下去...我們可以大膽的想象一下，如果我們能夠控制led燈在1s內一開始亮的頻率為0，然后一點一點的增大亮的頻率直至為1，那么led燈是否就可以由暗慢慢變到最亮。道理已經明白了，那么我們要怎樣控制led燈亮的頻率？通過控制led燈亮的時間長度。怎樣控制燈亮的時間？通過計數FPGA的時鐘個數。該怎樣計數FPGA的時鐘個數？

下面講一下本設計的基本思想：

我們讓led燈在1s內由暗慢慢點亮，那么我們不妨將1s先分成1000等份，每一等份就是1ms，用一個計數ms個數的計數器cnt_ms來計數。1ms分成1000等份，每一等份就是1us，用計數器cnt_us來標示。由于MP801開發板的FPGA時鐘頻率是20ns，那么我們就將1us分成50份，每一份就是20ns，即一個時鐘周期。通過計數時鐘周期的個數，計數到第50個時，就到達了1us，計數器cnt_us就開始加1；cnt_us計數到1000個時，就到達了1ms，接著計數到1s...時間已經劃分好了，那么我們該怎么控制led燈亮的時間？

通過PWM原理來控制led亮滅。不了解PWM原理不重要，只要能讀懂下面一句話即可：

在0-1S內：讓led燈在第0-1ms之間亮的時間為0us；在第1-2ms內亮1us，在第2-3ms內亮2us...在第999-1000Ms內亮999us。

思路已經很清晰了，接下來我們就可以進行電路設計。

信號列表：

計數us信號：

計數ms信號:

控制led亮的指示信號：

按照我上面的設計思想，在100ms內，控制亮的時間不大于100us；在200ms內，控制亮的時間不大于200us。

led輸出信號：

在亮的時間區域內led給低電平，led亮；其他時間給led高電平，led滅。

OK，將工程綜合編譯，分配好管腳，燒錄到MP801開發板中，即可觀察到屬于你自己的呼吸燈。

可以看出，使用至簡設計法設計出的代碼，思路清晰，代碼簡潔干凈、有跡可循，只要設計的思路清晰，設計出的代碼也同樣是易讀易懂，每個信號都有其特定的功能。因此FPGA設計的核心是設計思路，而不是設計代碼，代碼只是用來告訴編譯器我們的設計思路，再由編譯器綜合成硬件電路。使用一種規范簡潔的代碼設計方法可以幫助我們更好的表現出我們的設計思路，這在我們進行FPGA設計過程中可以極大提高我們的設計效率。

以上就是設計呼吸燈的思考與步驟，需要此工程明德揚設計的源碼的朋友可以加我的QQ：3358622769無償獲取，也歡迎大家與我進行深入討論，期待與大家一起學習進步！