[经验]

【正点原子DFPGL22G开发板体验】模块化设置-按键控制蜂鸣器

jf_1137202360

2023-2-8 22:43:44

388 正点原子 FPGA

前言

模块化设计是FPGA设计中一个很重要的设计原则，它能够使一个大型设计的分工协作和仿真测试更加容易，使代码维护和升级更加便利。本篇体验由蜂鸣器和按键两个模块组成的按键控制蜂鸣器演示，并考虑按键消抖。

代码分析

1_Verilog3_top_key_beep

模块划分如下,由两个模块key_debounce和beep_control组成

Key_debounce模块

实现消抖,在按键变化时开始定时1000000个CLK,

每个CLK递减1,直到减少到1，则认为有按键变化且稳定，设置标志key_flag

如果递减到1之前按键又有变化,则重新从1000000开始递减。

如果递减到0则认为按键一直没变，不再递减，直到等待下一次按键变化。

module key_debounce(
input sys_clk, //外部50M时钟
input sys_rst_n, //外部复位信号，低有效
input key, //外部按键输入
output reg key_flag, //按键数据有效信号
output reg key_value //按键消抖后的数据
);
//reg define
reg [31:0] delay_cnt;
reg key_reg0;
reg key_reg1;
//*****************************************************
//** main code
//*****************************************************
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) begin
if (!sys_rst_n) begin
key_reg0 <= 1'b1;
key_reg1 <= 1'b1;
delay_cnt <= 32'd0;
end
else begin
key_reg0 <= key; //将按键值延迟一拍
key_reg1 <= key_reg0; //将按键值延迟两拍
if(key_reg1 != key_reg0) //一旦检测到按键状态发生变化(有按键被按下或释放)
delay_cnt <= 32'd1000000; //给延时计数器重新装载初始值（计数时间为20ms）
else if(key_reg1 == key_reg0) begin //在按键状态稳定时，计数器递减，开始20ms倒计时
if(delay_cnt > 32'd0)
delay_cnt <= delay_cnt - 1'b1;
else
delay_cnt <= delay_cnt;
end
end
end
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) begin
if (!sys_rst_n) begin
key_flag <= 1'b0;
key_value <= 1'b1;
end
else begin
if(delay_cnt == 32'd1) begin //当计数器递减到1时，说明按键稳定状态维持了20ms
key_flag <= 1'b1; //此时消抖过程结束，给出一个时钟周期的标志信号
key_value <= key_reg1; //并寄存此时按键的值
end
else begin
key_flag <= 1'b0;
key_value <= key_value;
end
end
end
endmodule

复制代码

beep_contral模块

在按键按下时翻转蜂鸣器输出

module beep_control(
//input
input sys_clk, //系统时钟
input sys_rst_n, //复位信号，低电平有效
input key_flag, //按键有效信号
input key_value, //消抖后的按键信号
output reg beep //蜂鸣器控制信号
);
//*****************************************************
//** main code
//*****************************************************
always @ (posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) begin
if(!sys_rst_n)
beep <= 1'b1;
else if(key_flag && (~key_value)) //判断按键是否有效按下
beep <= ~beep;
end
endmodule

复制代码

顶层模块

例化两个模块

module top_key_beep(
input sys_clk, //时钟信号50Mhz
input sys_rst_n, //复位信号
input key, //按键信号
output beep //蜂鸣器控制信号
);
//wire define
wire key_value;
wire key_flag;
//*****************************************************
//** main code
//*****************************************************
//例化按键消抖模块
key_debounce u_key_debounce(
.sys_clk (sys_clk),
.sys_rst_n (sys_rst_n),
.key (key),
.key_flag (key_flag),
.key_value (key_value)
);
//例化蜂鸣器控制模块
beep_control u_beep_control(
.sys_clk (sys_clk),
.sys_rst_n (sys_rst_n),
.key_flag (key_flag),
.key_value (key_value),
.beep (beep)
);
endmodule

复制代码

测试

生成bit文件下载,和之前一样不再赘述

测试:按键KEY0,可以开关蜂鸣器，功能OK。

总结

这一篇，体验了模块化设计思想和按键消抖的思路，测试了蜂鸣器和按键。

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