基于FPGA的音樂流水燈控制系統(tǒng)的設計

按照樂譜，將音階對應的索引值連續(xù)地存儲到ROM中。例如，樂譜上一個4分音符的中音3，在ROM存儲器中對應的索引值是10，并且連續(xù)放置4次，而一個8分音符5也就是半拍的5，則是將對應索引值5在ROM中連續(xù)存放兩次。播放時在播放時鐘(8 Hz)的驅(qū)動下，索引值不斷地從ROM輸出。索引值送到音階分頻模塊中，轉(zhuǎn)換為計數(shù)初值輸出，再送到音階分頻產(chǎn)生模塊中，作為計數(shù)初值，產(chǎn)生音階頻率輸出驅(qū)動蜂鳴器。這樣，就能在蜂鳴器上發(fā)出要播放的樂曲了。確定了樂譜后，即ROM的存儲內(nèi)容后，就可以定制ROM，將其初始化文件指定為．mif文件即可。
2．2 流水燈控制模塊設計
由于此設計是基于DE2．70開發(fā)板之上的，因此將對應的音階輸出，應用LED燈來顯示流水燈閃爍效果。根據(jù)音調(diào)“hight”的高低設置點亮燈的數(shù)量，當“hight”為低時播放低音信號，為高時播放中音信號。如果要用到高音信號可以將“hight”長度改為2bit。選取板上的oLEDR[6．．0]前7盞燈與低音信號對應，oLEDR[13．．7]與中音信號對應。在本設計中，為了看到明顯的流水燈變化，當發(fā)出中音音頻時低音顯示燈全亮。
2．3 LCD顯示模塊設計
首先需要在SOPC Builder中構建SOPC系統(tǒng)，按要求依次添加NioslI處理器，4 kB的片上RAM，LCD模塊，4位輸入口，給處理器分配復位向量地址和異常向量地址。
LCD顯示模塊用來實現(xiàn)樂譜和音頻強度的實時顯示，可以顯示16×2個字符，其軟件流程如圖2所示。

其中LCD初始化包括對LCD的功能設置，顯示開關設置和模式設置。LCD定位到首行首列是通過對LCD寫定位指令，將顯示位置確定到第一行第一列。寫字符“jian pu”到第一行是通過寫數(shù)據(jù)指令將字符jian pu：和實時變化的樂譜顯示在液晶屏的第一行。低、中、高音分別用L、M、H表示并且加上對應的音階值進行顯示。LCD顯示換行是通過定位指令來實現(xiàn)的。顯示音頻強度到第二行是用符號“>”的個數(shù)表示音調(diào)的高低，一個表示低音1，兩個表示低音2，依次類推。
在對LCD模塊進行顯示控制時，用到了寫控制命令和寫數(shù)據(jù)命令。這些命令是針對具體配置的硬件電路而編寫的．h頭文件。LCD模塊的頭文件如下

這樣編寫是為了和具體的硬件電路相對應，在LCD模塊的硬件描述語言中，液晶模塊RW和RS的地址分配如下：