https://pastein.ru/t/TP8
Загрузка данных
module multi_melody_player_final #(
parameter CLK_FREQ = 12_000_000, // Тактовая частота
parameter DEBOUNCE_MS = 20, // Дребезг (мс)
parameter SEG_ANODE = 1'b0 // 1 – общий анод, 0 – общий катод
)(
input wire clk,
input wire [7:0] btn, // активный 0
output wire [7:0] led,
output wire [7:0] dig0, dig1, dig2, dig3,
output wire speaker
);
// ------------------- Вычисляемые параметры -------------------
localparam DEBOUNCE_TICKS = (CLK_FREQ / 1000) * DEBOUNCE_MS; // тактов до 20 мс
localparam CNT_W = $clog2(DEBOUNCE_TICKS+1); // разрядность счётчика
localparam TEMPO_MAX = CLK_FREQ / 4; // 0.25 с на 1/16 (♩=60)
// ------------------- Синхронизация кнопок -------------------
reg [7:0] btn_sync0, btn_sync1;
always @(posedge clk) begin
btn_sync0 <= ~btn; // активный 0 -> 1
btn_sync1 <= btn_sync0;
end
// ------------------- Антидребезг + однотактовый импульс -------------------
reg [CNT_W-1:0] btn_cnt [0:7];
reg [7:0] btn_pressed; // импульс 1 такт
reg [7:0] btn_pressed_d; // флаг, что импульс уже выдан
genvar i;
generate for (i = 0; i < 8; i = i + 1) begin : debounce
always @(posedge clk) begin
if (btn_sync1[i]) begin
if (btn_cnt[i] < DEBOUNCE_TICKS)
btn_cnt[i] <= btn_cnt[i] + 1'b1;
end else begin
btn_cnt[i] <= 0;
btn_pressed_d[i] <= 1'b0; // сброс флага при отпускании
end
// Генерация однотактового импульса
if (btn_cnt[i] == DEBOUNCE_TICKS-1 && !btn_pressed_d[i]) begin
btn_pressed[i] <= 1'b1;
btn_pressed_d[i] <= 1'b1;
end else begin
btn_pressed[i] <= 1'b0;
end
end
end
endgenerate
// ------------------- Выбор мелодии и счётчик темпа -------------------
reg [2:0] melody;
reg [7:0] step;
reg [23:0] tempo_cnt;
reg step_tick; // импульс при смене шага
always @(posedge clk) begin
step_tick <= 1'b0; // по умолчанию сброс
if (btn_pressed[0]) begin
melody <= 3'd0;
step <= 8'd0;
tempo_cnt <= 0;
end else if (btn_pressed[1]) begin
melody <= 3'd1;
step <= 8'd0;
tempo_cnt <= 0;
end else if (btn_pressed[2]) begin
melody <= 3'd2;
step <= 8'd0;
tempo_cnt <= 0;
end else if (btn_pressed[3]) begin
melody <= 3'd3;
step <= 8'd0;
tempo_cnt <= 0;
end else if (btn_pressed[4]) begin
melody <= 3'd4;
step <= 8'd0;
tempo_cnt <= 0;
end else if (btn_pressed[5]) begin
melody <= 3'd5;
step <= 8'd0;
tempo_cnt <= 0;
end else if (btn_pressed[6]) begin
melody <= 3'd6;
step <= 8'd0;
tempo_cnt <= 0;
end else if (btn_pressed[7]) begin
melody <= 3'd7;
step <= 8'd0;
tempo_cnt <= 0;
end else begin
if (tempo_cnt == TEMPO_MAX) begin
tempo_cnt <= 0;
step <= step + 1'b1;
step_tick <= 1'b1; // импульс на смене шага
end else begin
tempo_cnt <= tempo_cnt + 1'b1;
end
end
end
// ------------------- Таблица нот (нота -> код 0..15) -------------------
reg [3:0] note;
always @* begin
case(melody)
3'd0: note = 4'd0; // пусто
// 1: Ода к радости
3'd1: case(step)
8'd0,8'd1: note = 4'd3; 8'd2,8'd3: note = 4'd3;
8'd4,8'd5: note = 4'd4; 8'd6,8'd7: note = 4'd5;
8'd8,8'd9: note = 4'd5; 8'd10,8'd11: note = 4'd4;
8'd12,8'd13: note = 4'd3; 8'd14,8'd15: note = 4'd2;
8'd16,8'd17: note = 4'd1; 8'd18,8'd19: note = 4'd1;
8'd20,8'd21: note = 4'd2; 8'd22,8'd23: note = 4'd3;
8'd24,8'd25: note = 4'd3; 8'd26,8'd27: note = 4'd2;
8'd28,8'd29: note = 4'd2;
// повтор фразы
8'd30,8'd31: note = 4'd3; 8'd32,8'd33: note = 4'd3;
8'd34,8'd35: note = 4'd4; 8'd36,8'd37: note = 4'd5;
8'd38,8'd39: note = 4'd5; 8'd40,8'd41: note = 4'd4;
8'd42,8'd43: note = 4'd3; 8'd44,8'd45: note = 4'd2;
8'd46,8'd47: note = 4'd1; 8'd48,8'd49: note = 4'd1;
8'd50,8'd51: note = 4'd2; 8'd52,8'd53: note = 4'd3;
8'd54,8'd55: note = 4'd3; 8'd56,8'd57: note = 4'd2;
8'd58,8'd59: note = 4'd2;
default: note = 4'd0;
endcase
// 2: Happy Birthday
3'd2: case(step)
8'd0,8'd1: note = 4'd5; 8'd2,8'd3: note = 4'd5;
8'd4,8'd5: note = 4'd6; 8'd6,8'd7: note = 4'd5;
8'd8,8'd9,8'd10,8'd11: note = 4'd8;
8'd12,8'd13,8'd14,8'd15: note = 4'd7;
8'd16,8'd17: note = 4'd5; 8'd18,8'd19: note = 4'd5;
8'd20,8'd21: note = 4'd6; 8'd22,8'd23: note = 4'd5;
8'd24,8'd25,8'd26,8'd27: note = 4'd9;
8'd28,8'd29,8'd30,8'd31: note = 4'd8;
8'd32,8'd33: note = 4'd5; 8'd34,8'd35: note = 4'd5;
8'd36,8'd37: note = 4'd3; 8'd38,8'd39: note = 4'd8;
8'd40,8'd41: note = 4'd7; 8'd42,8'd43: note = 4'd6;
8'd44,8'd45: note = 4'd4; 8'd46,8'd47: note = 4'd4;
8'd48,8'd49: note = 4'd3; 8'd50,8'd51: note = 4'd8;
8'd52,8'd53: note = 4'd7; 8'd54,8'd55,8'd56,8'd57: note = 4'd6;
default: note = 4'd0;
endcase
// 3: Имперский марш
3'd3: case(step)
8'd0: note = 4'd3; 8'd1: note = 4'd3; 8'd2: note = 4'd3;
8'd3,8'd4: note = 4'd1; 8'd5: note = 4'd5; 8'd6: note = 4'd3;
8'd7,8'd8: note = 4'd1; 8'd9: note = 4'd5; 8'd10: note = 4'd3;
// расширение
8'd11: note = 4'd0; 8'd12: note = 4'd3; 8'd13: note = 4'd3;
8'd14: note = 4'd3; 8'd15,8'd16: note = 4'd1; 8'd17: note = 4'd5;
8'd18: note = 4'd3; 8'd19,8'd20: note = 4'd1; 8'd21: note = 4'd5;
8'd22: note = 4'd3;
default: note = 4'd0;
endcase
// 4: Jingle Bells
3'd4: case(step)
8'd0,8'd1: note = 4'd3; 8'd2,8'd3: note = 4'd3; 8'd4,8'd5: note = 4'd3;
8'd6,8'd7: note = 4'd3; 8'd8,8'd9: note = 4'd3; 8'd10,8'd11: note = 4'd3;
8'd12,8'd13: note = 4'd3; 8'd14,8'd15: note = 4'd5;
8'd16,8'd17: note = 4'd1; 8'd18,8'd19: note = 4'd2; 8'd20,8'd21: note = 4'd3;
// повтор
8'd22,8'd23: note = 4'd4; 8'd24,8'd25: note = 4'd4; 8'd26,8'd27: note = 4'd4;
8'd28,8'd29: note = 4'd4; 8'd30,8'd31: note = 4'd4; 8'd32,8'd33: note = 4'd3;
8'd34,8'd35: note = 4'd3; 8'd36,8'd37: note = 4'd3;
8'd38,8'd39: note = 4'd2; 8'd40,8'd41: note = 4'd2;
8'd42,8'd43: note = 4'd3; 8'd44,8'd45: note = 4'd2;
8'd46,8'd47: note = 4'd5;
default: note = 4'd0;
endcase
// 5: Маленькая ночная серенада
3'd5: case(step)
8'd0: note = 4'd5; 8'd1,8'd2: note = 4'd2; 8'd3: note = 4'd3;
8'd4: note = 4'd4; 8'd5: note = 4'd3; 8'd6: note = 4'd2;
8'd7: note = 4'd1; 8'd8: note = 4'd2; 8'd9: note = 4'd3;
8'd10: note = 4'd4; 8'd11: note = 4'd3; 8'd12: note = 4'd2;
8'd13: note = 4'd1;
// вторая фраза
8'd14: note = 4'd5; 8'd15,8'd16: note = 4'd2; 8'd17: note = 4'd3;
8'd18: note = 4'd4; 8'd19: note = 4'd3; 8'd20: note = 4'd2;
8'd21: note = 4'd1; 8'd22: note = 4'd2; 8'd23: note = 4'd3;
8'd24: note = 4'd4; 8'd25: note = 4'd3; 8'd26: note = 4'd2;
8'd27: note = 4'd1;
default: note = 4'd0;
endcase
// 6: Yesterday
3'd6: case(step)
8'd0: note = 4'd4; 8'd1: note = 4'd3; 8'd2: note = 4'd3;
8'd3: note = 4'd4; 8'd4,8'd5: note = 4'd5; 8'd6,8'd7: note = 4'd6;
8'd8: note = 4'd5; 8'd9: note = 4'd4; 8'd10: note = 4'd3;
8'd11: note = 4'd2; 8'd12: note = 4'd1;
8'd13: note = 4'd0;
8'd14: note = 4'd4; 8'd15: note = 4'd3; 8'd16: note = 4'd3;
8'd17: note = 4'd4; 8'd18,8'd19: note = 4'd5; 8'd20,8'd21: note = 4'd6;
8'd22: note = 4'd5; 8'd23: note = 4'd4; 8'd24: note = 4'd3;
8'd25: note = 4'd2; 8'd26: note = 4'd1;
default: note = 4'd0;
endcase
// 7: Коробейники
3'd7: case(step)
8'd0: note = 4'd3; 8'd1: note = 4'd7; 8'd2: note = 4'd8;
8'd3: note = 4'd9; 8'd4: note = 4'd10; 8'd5: note = 4'd9;
8'd6: note = 4'd8; 8'd7: note = 4'd7; 8'd8: note = 4'd6;
8'd9: note = 4'd6; 8'd10: note = 4'd8; 8'd11: note = 4'd10;
8'd12: note = 4'd9; 8'd13: note = 4'd8; 8'd14: note = 4'd7;
8'd15: note = 4'd3; 8'd16: note = 4'd7; 8'd17: note = 4'd8;
8'd18: note = 4'd9; 8'd19: note = 4'd10; 8'd20: note = 4'd9;
8'd21: note = 4'd8; 8'd22: note = 4'd7; 8'd23: note = 4'd6;
8'd24: note = 4'd6; 8'd25: note = 4'd8; 8'd26: note = 4'd10;
8'd27: note = 4'd9; 8'd28: note = 4'd8; 8'd29: note = 4'd7;
default: note = 4'd0;
endcase
default: note = 4'd0;
endcase
end
// ------------------- Делители частоты (12 МГц) -------------------
reg [15:0] divider;
always @* begin
case(note)
4'd0: divider = 16'd0;
4'd1: divider = 16'd22932; // C4
4'd2: divider = 16'd20420; // D4
4'd3: divider = 16'd18186; // E4
4'd4: divider = 16'd17167; // F4
4'd5: divider = 16'd15306; // G4
4'd6: divider = 16'd13632; // A4
4'd7: divider = 16'd12148; // B4
4'd8: divider = 16'd11467; // C5
4'd9: divider = 16'd10215; // D5
4'd10: divider = 16'd9099; // E5
4'd11: divider = 16'd8583; // F5
4'd12: divider = 16'd7647; // G5
4'd13: divider = 16'd6818; // A5
4'd14: divider = 16'd12868; // Bb4
4'd15: divider = 16'd21653; // C#4
default: divider = 16'd0;
endcase
end
// ------------------- Генератор звука -------------------
reg [15:0] cnt = 0;
reg spk = 0;
always @(posedge clk) begin
if (divider == 16'd0) begin
cnt <= 0;
spk <= 1'b0;
end else begin
if (cnt == 16'd0) begin
cnt <= divider;
spk <= ~spk;
end else begin
cnt <= cnt - 1'b1;
end
end
end
assign speaker = spk;
// ------------------- Светодиоды: прогресс и ритм -------------------
reg [7:0] melody_length;
always @* begin
case(melody)
3'd0: melody_length = 8'd1;
3'd1: melody_length = 8'd60;
3'd2: melody_length = 8'd58;
3'd3: melody_length = 8'd23;
3'd4: melody_length = 8'd48;
3'd5: melody_length = 8'd28;
3'd6: melody_length = 8'd27;
3'd7: melody_length = 8'd30;
default: melody_length = 8'd1;
endcase
end
wire [7:0] progress_index = (step * 8) / melody_length; // 0..7
wire [7:0] progress_led = (progress_index == 0) ? 8'b00000001 :
(progress_index == 1) ? 8'b00000010 :
(progress_index == 2) ? 8'b00000100 :
(progress_index == 3) ? 8'b00001000 :
(progress_index == 4) ? 8'b00010000 :
(progress_index == 5) ? 8'b00100000 :
(progress_index == 6) ? 8'b01000000 :
(progress_index == 7) ? 8'b10000000 : 8'b00000000;
assign led = {step_tick, progress_led[6:0]}; // старший бит – ритм, остальные – прогресс
// ------------------- Читаемый дисплей -------------------
// Коды символов для дешифратора
localparam SYM_0 = 5'd0, SYM_1 = 5'd1, SYM_2 = 5'd2, SYM_3 = 5'd3,
SYM_4 = 5'd4, SYM_5 = 5'd5, SYM_6 = 5'd6, SYM_7 = 5'd7,
SYM_8 = 5'd8, SYM_9 = 5'd9,
SYM_A = 5'd10, SYM_B = 5'd11, SYM_C = 5'd12, SYM_D = 5'd13,
SYM_E = 5'd14, SYM_F = 5'd15, SYM_G = 5'd16,
SYM_DASH = 5'd17, SYM_BLANK = 5'd18,
SYM_P = 5'd19, SYM_SHARP = 5'd20, SYM_FLAT = 5'd21;
reg [4:0] dig_letter, dig_octave, dig_alter;
always @* begin
case(note)
4'd1: begin dig_letter = SYM_C; dig_octave = SYM_4; dig_alter = SYM_BLANK; end // C4
4'd2: begin dig_letter = SYM_D; dig_octave = SYM_4; dig_alter = SYM_BLANK; end // D4
4'd3: begin dig_letter = SYM_E; dig_octave = SYM_4; dig_alter = SYM_BLANK; end // E4
4'd4: begin dig_letter = SYM_F; dig_octave = SYM_4; dig_alter = SYM_BLANK; end // F4
4'd5: begin dig_letter = SYM_G; dig_octave = SYM_4; dig_alter = SYM_BLANK; end // G4
4'd6: begin dig_letter = SYM_A; dig_octave = SYM_4; dig_alter = SYM_BLANK; end // A4
4'd7: begin dig_letter = SYM_B; dig_octave = SYM_4; dig_alter = SYM_BLANK; end // B4
4'd8: begin dig_letter = SYM_C; dig_octave = SYM_5; dig_alter = SYM_BLANK; end // C5
4'd9: begin dig_letter = SYM_D; dig_octave = SYM_5; dig_alter = SYM_BLANK; end // D5
4'd10: begin dig_letter = SYM_E; dig_octave = SYM_5; dig_alter = SYM_BLANK; end // E5
4'd11: begin dig_letter = SYM_F; dig_octave = SYM_5; dig_alter = SYM_BLANK; end // F5
4'd12: begin dig_letter = SYM_G; dig_octave = SYM_5; dig_alter = SYM_BLANK; end // G5
4'd13: begin dig_letter = SYM_A; dig_octave = SYM_5; dig_alter = SYM_BLANK; end // A5
4'd14: begin dig_letter = SYM_B; dig_octave = SYM_4; dig_alter = SYM_FLAT; end // Bb4
4'd15: begin dig_letter = SYM_C; dig_octave = SYM_4; dig_alter = SYM_SHARP; end // C#4
default: begin dig_letter = SYM_P; dig_octave = SYM_BLANK; dig_alter = SYM_BLANK; end // пауза
endcase
end
// ------------------- Дешифратор 7 сегментов (5 бит -> 8 бит) -------------------
function [7:0] seg_decode(input [4:0] sym);
reg [7:0] code;
begin
case(sym)
5'd0: code = 8'b00111111; // 0
5'd1: code = 8'b00000110; // 1
5'd2: code = 8'b01011011; // 2
5'd3: code = 8'b01001111; // 3
5'd4: code = 8'b01100110; // 4
5'd5: code = 8'b01101101; // 5
5'd6: code = 8'b01111101; // 6
5'd7: code = 8'b00000111; // 7
5'd8: code = 8'b01111111; // 8
5'd9: code = 8'b01101111; // 9
5'd10: code = 8'b01110111; // A
5'd11: code = 8'b01111100; // b
5'd12: code = 8'b00111001; // C
5'd13: code = 8'b01011110; // d
5'd14: code = 8'b01111001; // E
5'd15: code = 8'b01110001; // F
5'd16: code = 8'b00111101; // G
5'd17: code = 8'b01000000; // -
5'd18: code = 8'b00000000; // пусто
5'd19: code = 8'b01110011; // P
5'd20: code = 8'b00100010; // # (упрощённо)
5'd21: code = 8'b01111100; // b (как b)
default: code = 8'b00000000;
endcase
seg_decode = SEG_ANODE ? ~code : code;
end
endfunction
assign dig3 = seg_decode(dig_letter);
assign dig2 = seg_decode(dig_octave);
assign dig1 = seg_decode(dig_alter);
assign dig0 = seg_decode(SYM_BLANK); // четвёртый разряд свободен
endmodule