正点原子视频学习笔记—Verilog下按键消抖, 实现LED灯的点亮和熄灭

正点原子视频学习笔记—Verilog下按键消抖, 实现LED灯的点亮和熄灭

在学习FPGA的基础阶段会有按键控制LED灯亮灭的实验，其中避免不了要对按键进行消抖处理，以及LED的控制模块，和顶层例化模块。本文包括详细的源代码和注释。

1.按键消抖部分的代码如下所示:

//key_debounce module key_d( input clk,//时钟 input rst_n,//复位 input key,//按键输入 output key_value,//定义key_value，来接收消抖后的按键值 output key_flag//按键消抖的标志，0表示未消抖，1表示已消抖 ); reg key_reg;//判断按键是否稳定的中间寄存器 reg [19:0] cnt; always@（posedge clk or negedge rst_n） begin if(!rst_n)//复位状态 begin key_reg<=1'b1;//按键未按下为1 cnt<=20'd0; end else begin key_reg<=key; if(key_reg!=key) cnt<=20'd1000_000;//按键抖动一般在20ms内结束 else begin if(cnt>20'd0) cnt<=cnt-1,b1; else cnt<=20'd0’;//倒计时结束，cnt重新赋值为0 end end end always@（posedge clk or negedge rst_n） begin if(!rst_n)//复位状态 begin key_value<=1'b1;//复位下，按键未按下 key_flag<=1'b0;//标志位在消抖之前置0 end else begin if(cnt==20'd1) begin key_value<=key;//按键按下，键值为0 key_flag<=1'b1;//按键按下标志位置1 end else begin key_value<=key_value; key_flag<=1'b0; end end end endmodule

主要思路：

第一个always块： 1.复位状态下，计数器cnt初值为0，键值中间寄存器key_reg为1（按键未按下）； 2.非复位状态下，将按键的值key赋给key_reg，并在下一时刻检验二者是否还相等。如果不相等，给计数器赋最大值1000_000，准备倒计时；如果相等，计数器的值开始由1000_000做减一操作，直到计数器倒计时到0。此时的键值已是消抖完毕后稳定的键值。

第二个always块： 1.复位状态下，消抖完毕的键值接收变量key_value为1，按键标志位key_flag为0； 2.非复位状态下，如果cnt=1，说明计数器的值已经由1000_000倒计时到1，即按键消抖完毕，此时将稳定的键值key赋给key_value，按键消抖标志位key_flag置1；如果cnt的值不等于1，说明倒计时还未结束，消抖还未完毕，key_value、key_flag保持原来的值。

关于cnt最大值得解释： 我们知道，现在市场上出售的机械按键，抖动的时间一般不超过20ms，对于50Mhz晶振而言，一个周期为1/50M等于20ns，所以要想实现20ms的计数，需要1000_000次计数周期。简单点说，对于50Mhz的晶振而言，计1000_000个数的时间为20ms，所以cnt的最大值为1000_000。

2.LED灯控制模块程序如下所示：

//LED module led_c( input clk,//时钟 input rst_n,//复位 output key_value,//定义key_value，来作为消抖后的按键值 output key_flag,//按键消抖的标志，0表示未消抖，1表示已消抖 output led ); always@（posedge clk or negedge rst_n） begin if(!rst_n) led<=1'b1;//灯低电平点亮，复位时让灯熄灭 else if((key_value==1'b0)&&key_flag)//按键按下且按下标志为1， //两个条件缺一不可 led=~led;//按键按下，LED灯状态取反,从而实现闪烁 end endmodule

对于语句

else if((key_value==1'b0)&&key_flag)//按键按下且按下标志为1， //两个条件缺一不可 led=~led;//按键按下，LED灯状态取反,从而实现闪烁

做以下解释： 1.按键按下和松开的时候都会产生一个flag，按下稳定后key_value为0，松开稳定后key_value为1,（没有按下的时候按键值为1),而是否稳定的条件就是flag是否为1，所以flag为1且key_value为0，两个条件缺一不可。 2.key_value=0的原因：在上一个按键消抖模块中，将稳定后的键值key赋给了key_value，所以要想让key_value等于0，key就必须为0，key为0的条件就是按键按下，而key_value=key又是在按键按下并且键值稳定后才开始执行的，所以key_value=0代表的条件就是，按键key按下并且键值稳定后。

3.例化模块程序如下所示：

//top_k_l module top_k_l( input clk, input rst_n, input key, output led ); wire key_value; wire key_flag; key_d u_key_d( .key (key), .clk (clk), .rst_n (rst_n), .key_value (key_value), .key_flag (key_flag) ); led_c u_led_c( .key_value (key_value), .key_flag (key_flag), .clk (clk), .rst_n (rst_n), .led (led) ); endmodule

本次实验笔记到此结束。