按键软件消抖(Verilog)

kenson

基于verilog按键消抖设计

关于键盘的基础知识，我就以下面的一点资料带过，因为这个实在是再基础不过的东西了。然后我引两篇我自己的博文，都是关于按键消抖的，代码也正是同目录下project里的。这两篇博文都是ednchina的博客精华，并且在其blog首页置顶多日，我想对大家会很有帮助的。

键盘的分类

键盘分编码键盘和非编码键盘。键盘上闭合键的识别由专用的硬件编码器实现，并产生键编码号或键值的称为编码键盘，如计算机键盘。而靠软件编程来识别的称为非编码键盘。

在单片机组成的各种系统中，用的最多的是非编码键盘。也有用到编码键盘的。非编码键盘有分为：独立键盘和行列式（又称为矩阵式）键盘。

按键在闭合和断开时，触点会存在抖动现象：

http://space.ednchina.com/upload/2009/1/1/3cdd09ff-062d-4e68-85e7-697eab9c0e22.jpg

" n$ w  s& p$ A. S从上面的图形我们知道，在按键按下或者是释放的时候都会出现一个不稳定的抖动时间的，那么如果不处理好这个抖动时间，我们就无法处理好按键编码，所以如何才能有效的消除按键抖动呢？让下面的两篇博文日志给你答案吧。

经典的verilog键盘扫描程序

! D, Z* b" p/ F拿到威百仕( VibesIC )的板子后就迫不及待的开始我的学习计划，从最基础的分频程序开始，但看到这个键盘扫描程序后，直呼经典，有相见恨晚的感觉，还想说一句：威百仕( VibesIC )，我很看好你！WHY？待我慢慢道来，这个程序的综合后是0error,0warning。想想自己编码的时候那个warning是满天飞，现在才明白HDL设计有那么讲究了，代码所设计的不仅仅是简单的逻辑以及时序的关系，更重要的是你要在代码中不仅要表现出每一个寄存器，甚至每一个走线。想想我写过的代码，只注意到了前者，从没有注意过后者，还洋洋自得以为自己也算是个高手了，现在想来，实在惭愧啊！学习学习在学习，这也重新激发了我对HDL设计的激情，威百仕给了我一个方向，那我可要开始努力喽！

废话说了一大堆，看程序吧：（本代码经过ise7.1i综合并下载到SP306板上验证通过）

//当三个独立按键的某一个被按下后，相应的LED被点亮；再次按下后，LED熄灭，按键控制LED亮灭

`timescale 1ns/1ns

module keyscan(

5 ~0 m& [7 l) O8 |0 s1 p! J# gclk,
1 G" K0 @. t: j0 j# j+ ^2 \4 a

3 v4 |" z8 @" N! crst_n,

- ]8 y/ ~$ d! Q7 j1 hsw1_n,

( m& X3 `' ^6 E) Q1 P5 p" f* P1 L$ Dsw2_n,

6 k# Q/ V' R6 e' e/ Hsw3_n,

//output

led_d3,

9 n2 B# w5 J7 u; q5 t+ Nled_d4,

0 f: o# B6 n$ t( L1 pled_d5

);

input
* K$ K" `6 E! p/ Q/ Uclk;
( n( O: ^3 @# W4 S: w: F0 c//主时钟信号，48MHz

( P& J6 c3 w. n- Y+ }1 Iinput
0 z9 P) z) z) `' j" l' ?  mrst_n;
/ L2 g' J0 @, {$ g; Q$ e- [//复位信号，低有效

  v' F& K# S+ Q  Z* Iinput
2 x( J! T& w9 e" |/ C6 Rsw1_n,sw2_n,sw3_n; //三个独立按键，低表示按下

output
- ~! H* ]. B+ Z# W) D/ C/ N$ w1 tled_d3,led_d4,led_d5;
//发光二极管，分别由按键控制

! D7 G! T; O  a* X* p// ---------------------------------------------------------------------------

reg [19:0]
7 w% K; X) z" Vcnt;
& X, K5 j% R4 w6 g//计数寄存器

always @ (posedge clk
- {% t8 j) x  W5 y* Jor negedge rst_n)

( f7 N3 R' p" o1 c8 {0 Vif (!rst_n)
! r, S  a# \& R4 @//异步复位

cnt <= 20'd0;

/ o7 v, r4 p  W9 ]- |5 g* d9 E6 m# G) velse

cnt <= cnt + 1'b1;

- K$ Y9 V6 Y3 j1 E  p

0 Y$ e0 j8 S( H$ \) `. i2 lreg
) l0 p1 b: r- k. p+ p[2:0] low_sw;

always @(posedge clk
or negedge rst_n)

if (!rst_n)

low_sw <= 3'b111;

4 ?& r: J% W. {" ^( g% Yelse if (cnt == 20'hfffff)
) p+ J! q' W- A//满20ms，将按键值锁存到寄存器low_sw中

low_sw <= {sw3_n,sw2_n,sw1_n};

' D% ^& x, l4 }1 y; q' |1 K

. D' Q1 w1 [* ^# z8 d- w; q// ---------------------------------------------------------------------------

6 r& _  M$ f* R

reg
[2:0] low_sw_r;
$ \9 p/ Q' m# U7 c/ {//每个时钟周期的上升沿将low_sw信号锁存到low_sw_r中

always @ ( posedge clk
or negedge rst_n )

: i! O# ^0 W7 [if (!rst_n)

low_sw_r <= 3'b111;

else

1 q0 r6 R( r' K5 Blow_sw_r <= low_sw;

/ a. o" X# P6 m( I* G

8 g8 A$ p, e* P% q//当寄存器low_sw由1变为0时，led_ctrl的值变为高，维持一个时钟周期

wire [2:0] led_ctrl = low_sw_r[2:0] & ( ~low_sw[2:0]);

reg d1;

reg d2;

) E- y$ \# F- i; `reg d3;

% f8 ?" {) f$ A# h! \

7 R3 v' i& V9 O. ]) l; x" C" j' talways @ (posedge clk or negedge rst_n)

1 B; D2 @/ U* Y. R+ Fif (!rst_n)

) R3 l3 E( C& {" jbegin

6 C+ b' |, b. Jd1 <= 1'b0;

- J- U! U) }; V7 Dd2 <= 1'b0;

d3 <= 1'b0;

. w$ ]' b/ x% C! `! Z3 C. `end

& K* U! K' X3 T8 X  k+ y( j: u* c; }else

, l7 v3 D; O1 cbegin
//某个按键值变化时，LED将做亮灭翻转

" I5 M. P0 ?8 @0 m# r8 Hif ( led_ctrl[0] ) d1 <= ~d1;

( p- p" _( j2 sif ( led_ctrl[1] ) d2 <= ~d2;

8 }) b: _8 ]" C' w* Y8 Jif ( led_ctrl[2] ) d3 <= ~d3;

* A. n5 \' B  o3 s8 S' ~end

assign led_d5 = d1 ? 1'b1 : 1'b0;
//LED翻转输出

( w7 p' A# |! J' M2 yassign led_d3 = d2 ? 1'b1 : 1'b0;

- ^7 W& g* p8 w" m- Iassign led_d4 = d3 ? 1'b1 : 1'b0;

endmodule

  Z& y: j$ M3 _/ d也许初看起来这段代码似乎有点吃力，好多的always好多的wire啊，而我们通常用得最多的判断转移好像不是主流。的确是这样，一个好的verilog代码，用多个always语句来分摊一个大的always来执行，会使得综合起来更快，这也是接前两篇日志说到代码优化的一个值得学习的方面。其次是wire连线很多，你要是仔细研究代码，不难发现所有的锁存器的连线关系编程者都考虑到了，这样就不会平白无故的生成意想不到的寄存器了，这也是一个优秀代码的必备要素。

上面说的是代码风格，下面就看程序的编程思想吧。前两个always语句里其实是做了一个20ms的计数，每隔20ms就会读取键值，把这个键值放到寄存器low_sw中，接下来的一个always语句就是把low_sw的值锁存到low_sw_r里，这样以来，low_sw和low_sw_r就是前后两个时钟周期里的键值了，为什么要这样呢？看下一个语句吧：

wire [2:0] led_ctrl = low_sw_r[2:0] & ( ~low_sw[2:0]);

仔细分析，你会发现当没有键按下时，low_sw=low_sw_r=3’b111，此时的led_ctrl=3’b000；只有当low_sw和low_sw_r的某一位分别为0和1时，才可能使led_ctrl的值改变（也就是把led_ctrl的某一位拉高）。那么这意味着当键值由1跳变到0时才可能把led_ctrl拉高。回顾前面的20ms赋键值，也就是说每20ms内如果出现按键被按下，那么有一个时钟周期里led_ctrl是会被拉高的，而再看后面的程序，led_ctrl的置高就使得相应的LED灯的亮灭做一次改变，这就达到了目的。

kenson

在我在Q2 编译过用MAXII 的240 只用了36个宏相当不错 还可以学到一招 希望大家都能学到！！{:3_472:}

ytiger

不错.值得学习耶.