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FPGA 中基于 LED 的 2 选 1 多路选择器实现

综述由AI生成介绍 FPGA 中 2 选 1 数据选择器的设计与实现。通过真值表分析逻辑功能,使用 Verilog 编写代码区分 wire 与 reg 类型,并在 Quartus 软件中进行 RTL 视图验证与波形仿真。随后结合 EP4C 最小系统板原理图分配按键与 LED 引脚,完成全编译与烧录,最终验证了选择信号控制输出端口的功能。

DockerOne发布于 2026/4/6更新于 2026/5/2429 浏览

数据选择器概述

数据选择器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。以两张电影票 A 和 B 为例,检票员相当于选择信号 sel(select),A 与 B 为输入信号 in1 与 in2,电影院入口为输出信号 out。在 Quartus 软件中可以设计出 2-1 数据选择器的原理图。

文章配图

对应的真值表如下:

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分析真值表可知:当选择信号 sel 为 0 时,in1 通道开启,out 等于 in1;当 sel 为 1 时,in2 通道开启,out 等于 in2。

Verilog 实现

使用 Verilog 语言实现 2-1 数据选择器:

文章配图

代码中 in1、in2、sel 前加'wire',out 前加'reg'。wire 是连线类型,仅传递信号;reg 是寄存器类型,可存储信号。在 always@(*) 模块中,输出信号需持续根据逻辑进程更新,故使用 reg 类型。

验证与仿真

打开 RTL 视图验证电路正确性:

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RTL 视图与设计一致。进行波形仿真分析:

第一组波形中,sel 恒为 0,无论 in2 如何变化,out 恒等于 in1。

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第二组波形中,sel 恒为 1,无论 in1 如何变化,out 恒等于 in2。

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仿真设置需注意 Tool name 选项卡中选择'Modelsim'而非'Modelsim-Altera',否则可能报错。

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引脚分配与烧录

结合 EP4C 最小系统板原理图分配引脚:

  • KEY1 按键 -> pin90 (in1)
  • KEY2 按键 -> pin89 (in2)
  • RESET 按键 -> pin88 (sel)
  • LED1 -> IO_75 (pin75) (out)

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配置完成后的引脚分配如下:

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注意分配好引脚后需对未使用管脚进行设置,烧录前务必进行一次全编译。

效果验证

不按 RESET 按键时,sel 持续为 0,按下 KEY2,LED1 亮;松开不亮。

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长按 RESET 按键时,sel 持续为 1,按下 KEY1,LED1 亮;松开不亮。

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目录

  1. 数据选择器概述
  2. Verilog 实现
  3. 验证与仿真
  4. 引脚分配与烧录
  5. 效果验证
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