FPGA独立按键检测实验 - FPGA外设/外围电路 -

　　几乎没有哪一个系统没有输入输出设备，大到显示器，小到led灯，轻触按键。作为一个系统，要想稳定的工作，输入输出设备的性能占了很重要的角色。本实验，小梅哥就通过一个独立按键的检测实验，来正式步入基本外设驱动开发的大门。

　　一、 实验目的

　　实现4个独立按键的抖动检测实验，并通过4个独立按键控制4个led灯亮灭状态的翻转。

　　二、 实验原理

　　实际系统中常用的按键大部分都是轻触式按键，如图2-1所示。该按键内部由一个弹簧片和两个固定触点组成，当弹簧片被按下，则两个固定触点接通，按键闭合。弹簧片松开，两个触点断开，按键也就断开了。根据这种按键的机械特性，在按键按下时，会先有一段时间的不稳定期，在这期间，两个触点时而接通，时而断开，我们称之为抖动，当按键大约按下20ms后，两个触点才能处于稳定的闭合状态，按键松开时和闭合时情况类似。而我们的FPGA工作在很高的频率，按键接通或断开时任何一点小的抖动都能轻易的捕捉到，如果不加区分的将每一次闭合或断开都当做一次按键事件，那么势必一次按键动作会被FPGA识别为很多次按键操作，从而导致系统工作稳定性下降。

　　

　　图2-1 轻触按键实物图

　　一次按键动作的大致波形如下图所示：

　　因此，我们所需要做的工作，就是滤除按键按下和释放时各存在的20ms的不稳定波形

　　三、 硬件设计

　　独立按键属于一种输入设备，其与FPGA连接的IO口被接上了10K的上拉电阻，在按键没有按下时，FPGA会检测到高电平；当按键按下后，FPGA的IO口上则将呈现低电平。因此，按键检测的实质就是读取FPGA的IO上的电平。

　　

　　图3-1 独立按键典型电路

　　四、 架构设计

　　本实验由总共四个模块组成，分别为LED驱动模块、独立按键检测模块、控制模块和顶层模块，其架构如下：

　　

　　图4-1 led实验模块组织结构图

　　由图可知本实验有n个输出端口，对应驱动了n个led灯。n+2个输入端口，对应了n个按键输入和一个时钟输入以及一个复位输入。详细端口名及其意义如下

　　表4-1 独立按键检测实验端口说明

　　因为存在模块间的连接，因此有部分内部信号，下表为内部信号的名称和功能说明

　　表4-2 独立按键检测实验内部信号说明

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