对于呼吸灯，可能有些朋友不太了解呼吸灯是什么，其实咱们使用的智能手机（比如小米手机）返回桌面的触摸键下方的那个灯，就是一个呼吸灯。呼吸灯显示的一个效果是，灯从灭缓慢的变亮，然后从亮缓慢的变暗，如此循环。

在刚开始设计呼吸灯的时候，可能大家想通过LED灯两端的电压，使电压从零逐渐的增加来实现从灭变亮的这个过程，然后再将电压逐渐降低到零来实现从亮到灭。但是咱们必须要明白一个事实，FPGA引脚输出的电压只有“0”和“1”之分，我们是不能使FPGA的引脚输出电压慢慢增加的。所以通过控制LED灯两端的电压来实现呼吸灯是达不到效果的。

虽然咱们不能使FPGA引脚输出电压从逐渐增加或减小，但是我们可以控制其输出高低电平的时间，若要控制呼吸灯从灭到亮的过程，我们可以使呼吸灯在单位时间内亮的时间依次增加，这样就可以形成这种逐渐变亮的效果。

下面咱们说下这个设计的硬件环境以及具体要求：1.系统时钟为25MHz， 2.从灭到亮和从亮到灭的时间均为2S。

要求和基本原理都已经知道了，下面就可以来开始我们的设计。

既然要求我们从灭到亮的时间是2S，我们就可以把这2S分成1000段，然后在这个1000段里边，依次让灯亮的时间增加。又因为我们的灯亮时间是依次递增的，所以我们可以使在后一个2/1000s的灯亮时间与前一个2/1000s的灯亮时间增加2/1000s的1/1000，也就是依次增加2us.即在第一个2/1000s中亮0s,第二个2/1000s中亮2us，第三个2/1000s亮4us，依次递增，第1000个2/1000s亮999x2us。这是我们从灭到亮的一个过程，从亮到灭就是一个逆过程。

根据上边的分析知道，我们的设计中至少需要3个计数器，一个2us计数，一个2ms（2/1000s）计数，一个2s计数。

我们可以先画一下我们这个设计中的理想波形，根据波形来写代码。说到画波形，这是给我们上基础课的亮哥经常强调的一个步骤。因为我们的波形出来了，根据波形来写代码是不需要很多时间的。

我们来说一下图中变量具体的含义：1.div_cnt是2us计数器，因为我们的系统时钟周期为40ns,所以只需要计50次；2.div_flag是2us计满的标志信号；3.cnt1是2ms(2/1000s)计数，当div_cnt计满2us，也就是50次，div_cnt自加到49的时候cnt1自增1，用来控制我们在某个2/1000s的时间里亮多长时间；4.cnt2可以算是一个2s的计数器，当cnt1计到999时自加1，当cnt2计满到999时，便会又从零开始计数；5.flag是LED灯亮的标志，当flag为高是，灯亮，为低时灯灭。

波形现在说的也很清楚了，下面开始写代码，计数器的定义相对来讲还是非常简单的，什么时候计满归零一眼就能看出来，但是这里我们需要注意cnt2，可能很多朋友对于cnt2的定义会是让cnt2计满到999时马上归零，这是我们很常见的套路，但是大家注意看我们的波形，cnt2并不是计到999就马上归零的，而是需要等cnt1计到999且div_cnt计到49才归零的，不然我们的cnt2为999的时间只有一个时钟周期，这是不符合我们的设计的。下面我们看下正确定义cnt2的代码：

cnt2定义好了，那我们的flag怎么定义呢？可能大家看到上边的波形图觉得写代码还是比较简单的，但是我们怎么来定义flag，这确实需要思考一下。我们是需要让flag为高电平的时间依次增加。当然我们在上边的波形图中只是简单的画了一些，画的也不是很规范，可能大家不能马上看出来，对于flag,我们这样定义：当cnt1<cnt2时，flag为高电平，否则为低电平，这样的话，我们就可以利用这些变量来相互制约了。当然这个方法，是上课的老师告诉我们的。得知这个方法后，着实有点佩服这边的老师，智商太高了。

上边的波形只是我们从灭到亮的一个过程，从亮到灭只是一个逆过程而已，逆过程，我们怎么来定义flag呢？通过上边的思路，应该还是不能想到，从亮到灭，我们只需要在cnt1>cnt2时让flag为高电平就可以了。这里的话，我们就还需要定义一个标志，用来控制flag为高是根据cnt1>cnt2还是cnt1<cnt2 。在这里，Kevin是定义把这个标志定义为flag_2s，就是每到2s就翻转一次。flag_2s为低时，就是从灭到亮的过程，cnt1>cnt2，flag为高。

接下来，我们看下仿真波形：

大家可以看出来，flag在下一个高电平的时间是要比前一个高电平的时间长的，为了便于仿真，Kevin把仿真的数据改小了，所大家看到波形中的数据，高电平的时间只是依次增加了10ns。

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