1.软件版本
quartusii12.1
2.系统设计概述
设计一个FPGA对LED进行静态和动态显示的数字时钟控制NBW-8路主机可接8个分机的系统。根据系统设计要求，系统的组成如框图，包括主机FPGA对LED进行静态和动态显示的数字时钟控制程序，以及各个分机电路模板。
系统具有以下功能：
1.主机有LED显示：主机采用显示屏，可显示护理级别，系统状态。主机面板有16/8个双色LED指示灯，可显示每个分机的工作状态。
2.不间断呼叫：主机可显示多路分机的呼叫，并记忆保持。
3.二级护理：可在主机上设计护理级别，有高级和普通二种护理级别。
4.并机功能：主机有并功能，同一台主机可并多台主机，实现多极管理。
5.各分机与门灯连接。
系统包括LED显示屏电路模板，路选分机开关，路选分机指示灯等。接好线再检查确保无误后，打开主机电源，主机自动进入对分机的检查状态，主机从1号机开始检测：分机正常显示等闪亮一下，如某路分机有故障或该路未接分机，则相应的路选指示灯亮绿色保持，对全部的16/8路分机检测，检测完毕后，保持亮绿色的指示灯5秒再熄灭。检测完毕，主机自动回到待机状态。
主机采用FPGA对LED进行静态和动态显示的数字时钟控制程序，和所有分机相连接。分机只需一条两芯总线和主机上的端口相连，可按手持呼叫器上的CALL键或分机上的呼叫/解除键呼叫主机。门灯一般安装在该病房门外，以便于走廊中的护士观察；病床呼叫护士站时，该病房的门灯闪亮。病床解除呼叫或护士对讲时，该病房门外的等熄灭。
系统设计要求：设计一个FPGA对LED进行静态和动态显示的数字时钟控制NBW-8路主机可接8个分机的系统，具有以下功能：
1.主机有LED显示：主机采用显示屏，可显示护理级别，系统状态。主机面板有16/8个双色ＬＥＤ指示灯，可显示每个分机的工作状态。
2．不间断呼叫：主机可显示多路分机的呼叫，并记忆保持。
3．二级护理：可在主机上设计护理级别，有高级和普通二种护理级别。
4．并机功能：主机有并功能，同一台主机可并多台主机，实现多极管理。
5．各分机与门灯连接。
接好线再检查确保无误后，打开主机电源，主机自动进入对分机的检查状态，主机从１号机开始检测：分机正常显示等闪亮一下，如某路分机有故障或该路未接分机，则相应的路选指示灯亮绿色保持，对全部的１６／８路分机检测，检测完毕后，保持亮绿色的指示灯５秒再熄灭。检测完毕，主机自动回到待机状态。
3.部分源码
4.1 分机模块设计
由于本课题并没有具体要求设计分机模块，所以在这里我们只设计其基本功能，即当分机出现错误的时候，分机像主机发出信号，告诉主机某个分机发生错误。其主要代码如下：
input clk;
input rst;
input in;
output out;
reg out;
always @(posedge clk or negedge rst)
begin
if(!rst)
out<=1'b0;
else out<=in;
end
当我们模拟分机发生错误的时候，只要在输入信号输入一个信号，那么分机就可以像主机发出出错的指令，告诉主机发生错误。改模块比较简单，这里不做具体的介绍了。
4.2 LDE指示灯设计
本系统LED设计采用红绿双LED显示模式，当用户发出求救信号的时候，那么在显示端红色LED显示，说明某个分机发出求救信号，而当某个分机发生错误的时候，则绿色LED亮，告诉总机某个分机发生错误。
其中用户请求显示模块设计如下：
always @(posedge clk or negedge rst)
begin
if(!rst)
begin
led_red<=1'b0;
end
else begin
if(require==1'b1) //接收到一个请求信号
led_red<=1'b0; //红灯亮，说明有请求信号
else
led_red<=1'b1; //红灯不亮，说明没有请求信号
end
end
当求救信号require发出信号的时候，红色LED信号led_red变低电平，说明某个分机有求救信号。而没有require信号的时候，则led_red信号不显示。
显示分机状态的模块设计如下：
else if(en==1'b1)
begin
if(end_check==1'b0)
begin
if(led_flag==1'b0)led_green<=1'b0;
else
led_green<=1'b0;
end
else begin
if(led_flag==1'b0)led_green<=1'b1;
else
led_green<=1'b0;
end
end
else if(en==1'b0)
begin
if(end_check==1'b0)
begin
if(led_flag==1'b0)led_green<=1'b1;
else
led_green<=1'b0;
end
else begin
if(led_flag==1'b0)led_green<=1'b1;
else
led_green<=1'b0;
end
end
在这个程序段中有很多信号在之前没有具体讨论过，我们将在最后的核心控制模块中介绍，这里仅仅介绍led_green的情况，当主机扫描到某个分机的时候，如果分机正确，那么在扫描这个分机的时候，绿色LED则亮一下，说明这个分机是正确的，如果分机出现错误，那么这个绿色LED将一直亮下去，知道总机完成所有的分机扫描才熄灭。
4.3 总控制器设计
首先要接收八个分机的错误使能信号，具体设计如下，我们只要调用分机模块就可以了：
fenji fenji_u0(
.clk (clk),
.rst (rst),
.in (err[0]),
.out (err_signal[0])
);
…………………………
fenji fenji_u7(
.clk (clk),
.rst (rst),
.in (err[7]),
.out (err_signal[7])
);
通过以上的程序，我们可以得到来自分机的错误使能信号。
下面介绍总控制器是如何工作的，具体的代码如下：
case(cnt)
4'b0001:begin
if(err_signal[0]==1'b1)
begin flag[0]<=1'b0;flag[7:1]<=flag[7:1];end//have no problem
else
begin flag[0]<=1'b1;flag[7:1]<=flag[7:1];end//have some problem
end
……………………………
4'b1000:begin
if(err_signal[7]==1'b1)
begin flag[7]<=1'b0;end//have no problem
else
begin flag[7]<=1'b1;end//have some problem
end
default:flag<=flag;
endcase
即当总机接收到错误信号的时候，总机像显示模块发送错误控制信号flag.信号flag是一个8位的并行信号，其每一位信号对应控制着每一个显示模块信号。
剩下的就是系统显示模块，比较简单，这里就不做介绍了。
4.仿真结论
图2 系统仿真图1
从上面的图我们可以看到，我们模拟分机五发生错误，那么对应的FALG信号将将在主机扫描到第五个分机的时候，FLGA[4]的值变为1，说明分机五发生错误，在总机的显示段，绿色LED将一直显示下去，而其他的LED则仅仅在扫描对应分机的时候才亮。
图3系统仿真图2
这里再给出另一张系统仿真图，当多个分机发生错误的时候，我们发现对应的绿色LED也做出正确的判别，可见系统是正确的。
当分机系统发出错误使能信号的时候，当总机检测到错误信号的时候，如果分机发出了错误使能信号err_signal的时候，flag[0]信号则发出0，而其他位的信号保持不变：flag[7:1]<=flag[7:1]。如果没有检测到错误使能信号err_signal,则flag[0]信号则发出1，而其他位的信号保持不变：flag[7:1]<=flag[7:1]。扫描完第一个分机后再扫描后面的分机，具体工作原理相同。
当扫描完所有的分机以后，发出end_check信号，说明总机已经完成了所有的分机扫描工作。
以上就是基于FPGA的医疗呼叫系统的主要模块实现。A02-30