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        FPGA按鍵去抖程序

        作者:大鵬   來源:大鵬   點擊數:  更新時間:2014年07月13日   【字體:

          代碼是特權同學的,我將其理解后加上了注釋。去抖的原理和單片機是一樣的,即通過延時來過濾掉按鍵抖動產生的毛刺信號。不同的是判斷按鍵按下的條件不同,單片機通常是已知按鍵不按時IO口的電平(如高電平),當IO口電平發生改變時(如低電平),則開啟定時器進行延時,延時20ms后再次讀取IO口的電平,若仍為低電平,則說明有按鍵按下;若為高電平,則說明是按鍵抖動,沒有按鍵按下。FPGA的采樣頻率很高,它可以在每個時鐘周期的上升沿到來時對IO口的電平進行一次讀取。通過讀取相鄰2個時鐘周期內IO口的電平值并進行比較,若電平值發生改變(此代碼中是判斷電平從0變為1),則計數器清零,若持續20ms后電平值沒有發生改變,則讀取按鍵的鍵值,同時將這一鍵值存儲起來,當下一個20ms后再次讀取鍵值,將2次鍵值進行比較,若鍵值發生改變,則說明按鍵有動作(要么按下,要么松手)。此代碼中是判斷鍵值從0變為1,即松手檢測。

         
         
        // 按鍵去抖
        // 實現一個簡單的三個按鍵分別控制三個發光二極管亮或暗的控制。
        // 例如,按鍵1控制發光二極管1。上電初始發光二極管1不亮,
        // 當檢測到按鍵1被按下后,發光二極管1則點亮,
        // 按鍵1再次被按下時,發光二極管1則不亮,如此反復。
        // 該實驗需要把握好按鍵消抖檢測的設計技巧。
         
        // 注:此代碼的按鍵操作是包括松手檢測的,
        // 即按鍵按下后要等到松手才算一次按鍵操作
         
        module key_debounce(
          clk,rst_n,
          key1_n,key2_n,key3_n,
          led1_n,led2_n,led3_n
          );
         
        input clk;
        input rst_n;
        input key1_n,key2_n,key3_n;
        output led1_n,led2_n,led3_n;
         
        reg [2:0] key_rst;
         
        always @(posedge clk or negedge rst_n)
        begin
         if(!rst_n)
          key_rst <= 3'b111;
         else
          key_rst <= {key3_n,key2_n,key1_n}; // 讀取當前時刻的按鍵值
        end
         
        reg [2:0] key_rst_r;
         
        always @(posedge clk or negedge rst_n)
        begin
         if(!rst_n)
          key_rst_r <= 3'b111;
         else
          key_rst_r <= key_rst;  // 將上一時刻的按鍵值進行存儲
        end
         
        wire [2:0]key_an = key_rst_r & (~key_rst); // 當鍵值從0到1時key_an改變
        //wire [2:0]key_an = key_rst_r ^ key_rst;  // 注:也可以這樣寫
         
        reg [19:0] cnt;  // 延時用計數器
         
        always @(posedge clk or negedge rst_n)
        begin
         if(!rst_n)
          cnt <= 20'd0;
         else if(key_an)
           cnt <= 20'd0;
          else
           cnt <= cnt + 20'd1;
        end
         
        reg [2:0] key_value;
         
        always @(posedge clk or negedge rst_n)
        begin
         if(!rst_n)
          key_value <= 3'b111;
         else if(cnt == 20'hfffff) // 2^20*1/(50MHZ)=20ms
           key_value <= {key3_n,key2_n,key1_n}; // 去抖20ms后讀取當前時刻的按鍵值
        end
         
        reg [2:0] key_value_r;
         
        always @(posedge clk or negedge rst_n)
        begin
         if(!rst_n)
          key_value_r <= 3'b111;
         else
          key_value_r <= key_value; // 將去抖前一時刻的按鍵值進行存儲
        end
         
        wire [2:0] key_ctrl = key_value_r & (~key_value); // 當鍵值從0到1時key_ctrl改變
         
        reg d1;
        reg d2;
        reg d3;
         
        always @(posedge  clk or negedge rst_n)
        begin
         if(!rst_n)
         begin  // 一個if內有多條語句時不要忘了begin end
          d1 <= 0; 
          d2 <= 0;
          d3 <= 0;
         end
         else
         begin
          if(key_ctrl[0]) d1 <= ~d1;
          if(key_ctrl[1]) d2 <= ~d2;
          if(key_ctrl[2]) d3 <= ~d3;
         end
        end
         
        assign led1_n = d1? 1'b1:1'b0; // 此處只是為了將LED輸出進行翻轉,RTL級與下面注釋代碼無差別
        assign led2_n = d2? 1'b1:1'b0;
        assign led3_n = d3? 1'b1:1'b0;
         
        endmodule
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