【连载视频教程(八)】小梅哥FPGA设计思想与验证方法视频教程之基于状态机的独立按键消抖

FPGA

本帖最后由小梅哥于 2016-1-18 12:55 编辑

大家好，今天，小梅哥继续连载本人精心录制和编辑的FPGA学习系列教程——《小梅哥FPGA设计思想与验证方法视频教程》。教程充分考虑0基础朋友的实际情况，手把手带领学习者分析思路、编写代码、仿真验证、板级调试。教语法，学仿真，一步一步，直到最后设计若干较为综合的逻辑系统。

教程以我们自主开发的芯航线FPGA学习板为实验平台，通过若干基础和综合的系统设计讲解，一步一步掌握FPGA设计与验证的思想和方法，希望了解芯航线FPGA学习板的，请点击这里：

http://z.elecfans.com/1?ck=snow

今天是视频第八讲，主要通过独立按键消抖这样一个实验，来进一步举例讲解状态机的设计思想，独立按键消抖有多种方式可以实现，这里采用状态机的方式，既能方便大家理解按键消抖的整个过程，又能进一步领会状态机的设计思想。

接下来，大家请看视频教程，由于视频中有部分网络的链接，因此上传优酷会被屏蔽，这里就直接分享在百度云盘中了。欢迎大家转载观看。（1280*720分辨率，MP4格式，用手机观看效果非常爽哦，建议大家下载了再观看）

好消息：

从此再也不需要一个一个回复才能看下载地址了

全部开源视频下载地址：

http://pan.baidu.com/s/1kUs0vkF

视频教程中配套源码下载地址：
http://pan.baidu.com/s/1qX5hz9y

觉得好的，记得回来帮忙顶个帖哦

欢迎加入芯航线FPGA技术支持群：472607506

小梅哥

2015年9月28日星期一

芯航线电子工作室

besideyou · 2015-9-30 16:16:49

顶

！

y990441 · 2015-9-30 16:17:40

用这个练习状态机不错，尤其是testbench写得佷威武

y990441 · 2015-9-30 21:53:34

我按照视频的思想，写了个三段式的状态机，请梅总指点：
Step1. 接口设计

//按键消抖实验
//每次按下按键led翻转
module key_filter(
clk_50M,
rst_n,
key_in, //按键输入
key_out, //滤波后的按键信号
led //led灯，0亮，1灭
);
input clk_50M;
input rst_n;
input key_in;
output key_out;
output led;
endmodule

复制代码

编译，只有警告

y990441 · 2015-9-30 21:54:22

Step2. 三段式状态机的前两段

parameter
IDLE = 4'b0001,
FILTER0 = 4'b0010,
DOWN = 4'b0100,
FILTER1 = 4'b1000;
reg[3:0] cur_state;
reg[3:0] next_state;
always @(posedge clk_50M or negedge rst_n)begin
if(rst_n==1'b0)begin
cur_state <= IDLE;
end
else begin
cur_state <= next_state;
end
end
always @(*)begin
case( cur_state )
IDLE:
if( nedge ) next_state = FILTER0;
else next_state = IDLE;
FILTER0:
if( down_20ms ) next_state = DOWN;
else if( pedge || nedge ) next_state = IDLE;
else next_state = FILTER0;
DOWN:
if( pedge ) next_state = FILTER1;
else next_state = DOWN;
FILTER1:
if( down_20ms ) next_state = IDLE;
else if( pedge || nedge ) next_state = DOWN;
else next_state = FILTER1;
default: next_state = IDLE;
endcase
end

复制代码

编译，nedge，pedge，down_20ms没有定义，下面逐个定义它们。

y990441 · 2015-9-30 21:55:13

Step3. pedge和nedge

reg key_in0;//key_in打两拍
reg key_in1;
wire pedge; //key_in上升沿检测
wire nedge; //key_in下降沿检测
//边沿检测得到pedge和nedge
always @(posedge clk_50M or negedge rst_n)begin
if(rst_n==1'b0)begin
key_in0 <= 1'd1;
key_in1 <= 1'd1;
end
else begin
key_in0 <= key_in;
key_in1 <= key_in0;
end
end
assign pedge = key_in0 & ~key_in1;
assign nedge = ~key_in0 & key_in1;

复制代码

y990441 · 2015-9-30 21:55:42

Step4. down_20ms

parameter
TOP_20MS = 20'd1_000_000;
reg[19:0] cnt;//20ms计数器
wire down_20ms;
//计数器计数得到down_20ms信号
always @(posedge clk_50M or negedge rst_n)begin
if(rst_n==1'b0)begin
cnt <= 20'd0;
end
else begin
if( cur_state == FILTER0 || cur_state == FILTER1 ) begin
if( pedge || nedge ) cnt <= 20'd0;
else if( cnt < TOP_20MS-1 ) cnt <= cnt + 1'd1;
else;
end
else cnt <= 20'd0;
end
end
assign down_20ms = ( cnt == TOP_20MS-1 );

复制代码

y990441 · 2015-9-30 21:56:04

Step5. 第三段状态机，处理输出信号

reg key_out_r;
reg led;
//输出信号处理
always @(posedge clk_50M or negedge rst_n)begin
if(rst_n==1'b0)begin
key_out_r <= 1'd1;
end
else begin
key_out_r <= ~( cur_state == DOWN );
end
end
assign key_out = key_out_r;
always @(posedge clk_50M or negedge rst_n)begin
if(rst_n==1'b0)begin
led <= 1'd0;
end
else begin
if( cur_state == FILTER0 && next_state == DOWN )
led <= ~led;
end
end

复制代码

y990441 · 2015-9-30 21:56:29

整个文件

//按键消抖实验
//每次按下按键led翻转
module key_filter(
clk_50M,
rst_n,
key_in, //按键输入
key_out, //滤波后的按键信号
led //led灯，0亮，1灭
);
input clk_50M;
input rst_n;
input key_in;
output key_out;
output led;
parameter
IDLE = 4'b0001,
FILTER0 = 4'b0010,
DOWN = 4'b0100,
FILTER1 = 4'b1000;
parameter
TOP_20MS = 20'd1_000_000;
reg[3:0] cur_state;
reg[3:0] next_state;
reg key_in0;//key_in打两拍
reg key_in1;
wire pedge; //key_in上升沿检测
wire nedge; //key_in下降沿检测
reg[19:0] cnt;//20ms计数器
wire down_20ms;
reg key_out_r;
reg led;
always @(posedge clk_50M or negedge rst_n)begin
if(rst_n==1'b0)begin
cur_state <= IDLE;
end
else begin
cur_state <= next_state;
end
end
always @(*)begin
case( cur_state )
IDLE:
if( nedge ) next_state = FILTER0;
else next_state = IDLE;
FILTER0:
if( down_20ms ) next_state = DOWN;
else if( pedge || nedge ) next_state = IDLE;
else next_state = FILTER0;
DOWN:
if( pedge ) next_state = FILTER1;
else next_state = DOWN;
FILTER1:
if( down_20ms ) next_state = IDLE;
else next_state = FILTER1;
default: next_state = IDLE;
endcase
end
//边沿检测得到pedge和nedge
always @(posedge clk_50M or negedge rst_n)begin
if(rst_n==1'b0)begin
key_in0 <= 1'd1;
key_in1 <= 1'd1;
end
else begin
key_in0 <= key_in;
key_in1 <= key_in0;
end
end
assign pedge = key_in0 & ~key_in1;
assign nedge = ~key_in0 & key_in1;
//计数器计数得到down_20ms信号
always @(posedge clk_50M or negedge rst_n)begin
if(rst_n==1'b0)begin
cnt <= 20'd0;
end
else begin
if( cur_state == FILTER0 || cur_state == FILTER1 ) begin
if( pedge || nedge ) cnt <= 20'd0;
else if( cnt < TOP_20MS-1 ) cnt <= cnt + 1'd1;
else;
end
else cnt <= 20'd0;
end
end
assign down_20ms = ( cnt == TOP_20MS-1 );
//输出信号处理
always @(posedge clk_50M or negedge rst_n)begin
if(rst_n==1'b0)begin
key_out_r <= 1'd1;
end
else begin
key_out_r <= ~( cur_state == DOWN );
end
end
assign key_out = key_out_r;
always @(posedge clk_50M or negedge rst_n)begin
if(rst_n==1'b0)begin
led <= 1'd0;
end
else begin
if( cur_state == FILTER0 && next_state == DOWN )
led <= ~led;
end
end
endmodule

复制代码

y990441 · 2015-9-30 22:10:28

感觉输出led和key_out没对齐，led似乎还应该再打一拍才对齐。

y990441 · 2015-9-30 22:30:43

贴上仿真结果。。。远看看不见key_in的抖动。。。但近看。。。确实是有抖那么两三下的。。。

梅雪松 · 2015-10-21 17:40:26

y990441 发表于 2015-9-30 22:30
贴上仿真结果。。。远看看不见key_in的抖动。。。但近看。。。确实是有抖那么两三下的。。。

尝试将抖动次数加多，就能看到了吧

2015-10-24 21:14:26

支持！感觉小梅哥讲的视频把老师一学期讲的课给概括了！点赞！

sunhaopo · 2015-10-25 20:36:02

小梅哥FPGA设计思想与验证方法视频教程

柔情侠骨 · 2015-10-25 21:29:41

支持梅哥，好好学习，谢谢

kingcard528 · 2015-10-26 19:38:08

好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好

王磊 · 2015-10-26 21:54:26

bucuo 支持

王磊 · 2015-10-26 21:55:01

好好好好好好好好好好好好好好好好好好好好

easy5211 · 2015-10-26 23:07:13

顶，用这个练习状态机不错，学习中

jiangzyw · 2015-10-27 10:39:39

希望观看视频学习

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