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作者：李西銳??校對：陸輝
大俠好，歡迎來到FPGA技術(shù)江湖。本系列將帶來FPGA的系統(tǒng)性學(xué)習(xí)，從最基本的數(shù)字電路基礎(chǔ)開始，最詳細(xì)操作步驟，最直白的言語描述，手把手的“傻瓜式”講解，讓電子、信息、通信類專業(yè)學(xué)生、初入職場小白及打算進(jìn)階提升的職業(yè)開發(fā)者都可以有系統(tǒng)性學(xué)習(xí)的機(jī)會。
系統(tǒng)性的掌握技術(shù)開發(fā)以及相關(guān)要求，對個人就業(yè)以及職業(yè)發(fā)展都有著潛在的幫助，希望對大家有所幫助。本次帶來Vivado系列，按鍵的使用教程。話不多說，上貨。
按鍵的使用教程
按鍵是我們使用比較多的器件之一，其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便。在玩具、家電等方面有廣泛的應(yīng)用。
按鍵是一種應(yīng)用比較多的一種電子開關(guān)，在我們開發(fā)板上有兩種按鍵開關(guān)：第一種是本章節(jié)需要講解的輕觸開關(guān)，第二種是自鎖按鍵，按鍵按下后保持自鎖狀態(tài)，整個按鍵處于一直連通狀態(tài)，再次按下，開關(guān)斷開，同時開關(guān)按鈕彈出。
本次我們實(shí)驗(yàn)任務(wù)，將使用按鍵控制LED燈點(diǎn)亮，當(dāng)按鍵按下時，LED燈亮，松開熄滅。
分析電路可知，當(dāng)我們的按鍵沒有按下時，F(xiàn)PGA管腳為高電平，按鍵按下，F(xiàn)PGA管腳被短路，電平為低電平。所以我們的按鍵按下為低松開為高。那么在我們設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)邏輯時，可以用按鍵的低電平控制LED燈點(diǎn)亮。
對應(yīng)的XDC約束語句如下:
我們按鍵信號作為控制信號來使用，但是我們不能直接去使用，因?yàn)檩p觸按鍵在按下或者松開時，信號非常不穩(wěn)定，會導(dǎo)致在按鍵沒有完全按下或者松開時，信號出現(xiàn)很多的毛刺，這樣的信號不能作為我們的控制信號，所以我們在寫控制邏輯之前，我們首先需要對按鍵做一下消抖處理，實(shí)現(xiàn)信號穩(wěn)定。我們處理的原理是，當(dāng)信號一直處于低電平或者高電平一段時間后，我們默認(rèn)信號處于穩(wěn)定狀態(tài)，這個時間我們暫定為10ms。
接下來我們先進(jìn)行新建工程，首先點(diǎn)擊create project。
然后在打開的界面修改工程名字為key_led。
保存位置確定后，點(diǎn)擊next。
我們選擇RTL Project，點(diǎn)擊next。
我們在搜索窗口搜索我們板子的芯片型號，確定好之后點(diǎn)擊next。
點(diǎn)擊Finish完成新建工程。新建完成之后，我們開始根據(jù)前面我們所講的理論開始寫代碼。
點(diǎn)擊上圖紅色方框的加號開始新建代碼文件。
點(diǎn)擊next。選擇創(chuàng)建文件。
比如我們新建頂層文件，名字為key_led。
點(diǎn)擊OK之后開始寫代碼，代碼內(nèi)容如下：
01 module jitter(0203 input wire clk,04 input wire rst_n,05 input wire key,0607 output reg flag08 );0910 parameter t = 500_000;1112 reg [18:0] cnt;13 reg state;1415 always @ (posedge clk, negedge rst_n)16 begin17 if(rst_n == 1'b0)18 begin19 cnt <= 19'd0;20 state <= 1'd0;21 flag <= 1'd1;22 end23 else24 case(state)25 1'd0 : begin26 if(key == 1'b0)27 begin28 if(cnt == t - 1)29 begin30 cnt <= 19'd0;31 state <= 1'd1;32 flag <= 1'b0;33 end34 else35 begin36 cnt <= cnt + 1'b1;37 state <= 1'd0;38 flag <= 1'b1;39 end40 end41 else42 begin43 cnt <= 19'd0;44 state <= 1'd0;45 flag <= 1'b1;46 end47 end48 1'd1 : begin49 if(key == 1'b1)50 begin51 if(cnt == t - 1)52 begin53 cnt <= 19'd0;54 state <= 1'd0;55 flag <= 1'b1;56 end57 else58 begin59 cnt <= cnt + 1'b1;60 state <= 1'b1;61 flag <= 1'b0;62 end63 end64 else65 begin66 cnt <= 19'd0;67 state <= 1'b1;68 flag <= 1'b0;69 end70 end71 endcase72 end73 endmodule74
接下來是按鍵控制LED的邏輯，當(dāng)按鍵為低電平時，LED燈點(diǎn)亮。代碼如下：
01 module key_ctrl(0203 input wire clk,04 input wire rst_n,05 input wire flag,0607 output reg led08 );0910 always @ (posedge clk, negedge rst_n)11 begin12 if(rst_n == 1'b0)13 led <= 1'b0;14 else if(flag == 1'b0)15 led <= 1'b1;16 else17 led <= 1'b0;18 end19 endmodule
兩個模塊做好之后，我們在頂層文件中例化子模塊：
01 module key_led(0203 input wire clk,04 input wire rst_n,05 input wire key,0607 output wire led08 );0910 wire flag;1112 jitter jitter_inst(1314 .clk (clk),15 .rst_n (rst_n),16 .key (key),1718 .flag (flag)19 );2021 key_ctrl key_ctrl_inst(2223 .clk (clk),24 .rst_n (rst_n),25 .flag (flag),2627 .led (led)28 );2930 endmodule
邏輯控制寫好之后，我們做一下仿真，在仿真中，我們?yōu)榱丝焖倏吹浆F(xiàn)象，我們將參數(shù)修改的小一些。代碼如下：
01 `timescale 1ns / 1ps0203 module key_led_tb;0405 reg clk;06 reg rst_n;07 reg key;0809 wire led;1011 defparam key_led_inst.jitter_inst.t = 100;1213 initial begin14 clk = 0;15 rst_n = 0;16 key = 1;17 #105;18 rst_n = 1;19 #1000;2021 //模擬按鍵按下時的抖動22 key = 0;23 #20;24 key = 1;25 #30;26 key = 0;27 #30;28 key = 1;29 #10;30 key = 0;3132 #5000;3334 //模擬按鍵松開時的抖動35 key = 1;36 #30;37 key = 0;38 #30;39 key = 1;40 #10;41 key = 0;42 #50;43 key = 1;4445 #1000;46 $stop;47 end4849 always #10 clk = ~clk;5051 key_led key_led_inst(5253 .clk (clk ),54 .rst_n (rst_n ),55 .key (key ),5657 .led (led )58 );5960 endmodule
仿真波形：
Flag信號等效按鍵，flag拉低時，LED燈為高電平，此時燈亮。
