一、呼吸灯的原理

呼吸灯，顾名思义，就是跟人的呼吸一样，是有一个过程的，由暗到亮，再由亮到暗的过程。
关于呼吸灯的原理就是利用PWM(脉冲宽度调制)的原理，不了解PWM没关系，用一句通俗易懂的话，来说，就是调节led灯的亮和灭在一定时间内的占比，一般一个led的正常亮灭的占比是各50%,但如果我调节亮灭占比，比如我给亮占比20%，给灭占比80%，就是比正常的led暗一点，反之就是比正常的亮一点，所以我们设计的思路就是控制这个占空比

二、设计思路

可以结合第四部分的波形图来设计
我们这里使用的简单的版本思路，不是常规的定义三个计数器1s,1ms,1us，而是利用和单片机一样的的预装载值和预比较值的思路。
这里有几个变量和常量，我解释一下
常量

PRE是预装载值，相当于led亮暗的一次。
ADD_DATA是预比较值的累加值，相当于你需要让led逐渐变亮，所需要的占空比也越来越大。

变量

compare是预比较值，相当于占空比。
flag是led变亮变暗的标志符，逐渐变亮记一次flag，然后达到最大占空比，此时led最亮了，需要开始变暗，就将flag反转。

led逐渐变亮，说明占空比是逐渐变大的，计数器累加到亮灭的一次，也就是预装载值，占空比累加，计数器与预比较值相比较，如果当前正好是逐渐变亮而且计数小于预比较值，就给高电平，让小灯亮，其余的就给低电平，相当于说亮少，暗多，逐渐变得亮多，暗少。
用一个大饼来比喻，大饼来分，我们自己来分配这个分的比例。

三、代码部分

工程创建的部分在我之前的博客里
【FPGA】实战之创建项目

这里直接上代码！

module breath_led #(parameter PRE = 100000,parameter ADD_DATA = 100)(

input                     clk,
input                     rst_n,

output   reg    [3:0]     led 
);

//预装载值
// parameter PRE = 8000;
// 1000000计数器位宽20
reg     [19:0]    cnt;
wire              add_cnt;
wire              end_cnt;

//预比较值
reg     [20:0]    compare;

// 从暗到亮和从亮到暗的标志信号flag
// 从暗到亮flag=1,从亮到暗flga=0
reg               flag;

// 计数器模块
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
  if(!rst_n)begin
    cnt<=20'b0;
  end
  else if(add_cnt)begin
    if(end_cnt)begin
      cnt<=20'b0;
    end
    else begin
      cnt<=cnt+1'b1;
    end
  end
  else begin
    cnt<=cnt;
  end
end

assign  add_cnt=1'b1;
assign  end_cnt=add_cnt&&cnt==PRE-1;

//预比较值模块
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
  if(!rst_n)begin
    compare<=0;
  end
  else if(compare>=PRE)begin
    compare<=0;
  end
  else if(end_cnt)begin
    compare<=compare+ADD_DATA;
  end
  else begin
    compare<=compare;
  end
end

//亮灭标志符flag模块
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
  if(!rst_n)begin
    flag<=1'b0;
  end
  else if(compare>=PRE)begin
    flag=~flag;
  end
  else begin
    flag<=flag;
  end
end

//通过flag标志符以及计数器和预比较值的比较来控制呼吸灯模块
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
  if(!rst_n)begin
    led<=4'b0000;
  end
  // 如果是从暗到亮并且计数器小于预比较值  ，逐渐变亮
  else if((flag==1'b0&&cnt<compare)||(flag==1'b1&&cnt>compare))begin
    led<=4'b1111;
  end
  else begin 
    led<=4'b0000;
  end
end

endmodule