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

1 h4 u: b( q3 d; P) U# w8 L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

5 t- T6 p2 g& J, W3 W5 Z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

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(

clk,
# W& V8 ]" `" ~

8 E3 Q) Y2 o4 e: ?0 y) Urst_n,

# D5 |5 }* {" {  b# c( C. Ysw1_n,

( o8 V5 ?3 C0 ]6 tsw2_n,

# O* S! v* I7 v" i. |" isw3_n,

: Y0 J( {# E" w# C; A$ Y" i1 L//output

9 R( N8 }4 c4 k) Q! l  Eled_d3,

9 K/ k  C" {- m4 @$ R' q& oled_d4,

  i) x( r! W4 F, l6 tled_d5

$ K/ |7 U% n& j2 t  X);

5 H# T, ]* T$ {( T$ Vinput
clk;
" g# |, N4 Y; V. }9 `//主时钟信号，48MHz

* L9 K$ `9 E6 m! D& U1 v% Linput
. Q& M9 x& I- o: t/ Y4 ^rst_n;
" e& D9 o0 B" y7 p8 C7 J# j2 K//复位信号，低有效

input
sw1_n,sw2_n,sw3_n; //三个独立按键，低表示按下

) f# G, {  K$ V- N; ]( L* eoutput
led_d3,led_d4,led_d5;
% j! P6 n  x2 V& z+ T  ^& b' y//发光二极管，分别由按键控制

% `7 v- E% S% V6 Q# o/ F7 r4 i// ---------------------------------------------------------------------------

6 i% \7 ]3 ?- l% n5 F/ X/ ^3 v( yreg [19:0]
7 q2 e! E* V' p9 o5 Tcnt;
3 s0 M' Y" C8 Q" W$ e: v//计数寄存器

always @ (posedge clk
or negedge rst_n)

6 o) q# e7 v, U  o3 ]if (!rst_n)
- a0 j, ^0 h# J" ^& \7 {//异步复位

0 s3 C. {! z6 v- E7 X7 Ecnt <= 20'd0;

$ |, Y9 [3 E6 S' uelse

cnt <= cnt + 1'b1;

, y3 w; X3 w" E' B9 F9 Q! V; ]

0 X: J7 O% _1 p: P0 R  y3 preg
5 ~9 {* @  `! f3 Z[2:0] low_sw;

+ c/ w: d: i$ G& |4 ]& yalways @(posedge clk
. g$ _; t' D; O0 Por negedge rst_n)

if (!rst_n)

low_sw <= 3'b111;

else if (cnt == 20'hfffff)
& f9 z' @8 M1 k//满20ms，将按键值锁存到寄存器low_sw中

0 H7 J8 K+ W# k; E0 J3 y+ glow_sw <= {sw3_n,sw2_n,sw1_n};

$ m" \) m2 ?- }) E, ^- V3 b" X

// ---------------------------------------------------------------------------

- ^1 M* P& c  b4 K

$ o) t- L; [/ e  m- m) a: \reg
[2:0] low_sw_r;
//每个时钟周期的上升沿将low_sw信号锁存到low_sw_r中

  h" R7 v& n* e1 @* `, J, Dalways @ ( posedge clk
- D2 l+ w: s( e/ f6 q( j8 \or negedge rst_n )

if (!rst_n)

7 R% M2 p, i& S; b% [  Mlow_sw_r <= 3'b111;

else

' o; K: `" ]- E  L5 o5 }low_sw_r <= low_sw;

( k. c0 _2 e) z; S6 G3 b- O3 U' C; D

//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]);

( L/ _- V9 t* X/ z4 B3 h& Lreg d1;

" u$ G8 U; W8 K! m5 L7 `$ jreg d2;

reg d3;

always @ (posedge clk or negedge rst_n)

! u0 {! |5 a1 Nif (!rst_n)

$ T1 q/ |7 _7 A6 Ybegin

, c  X5 @1 b( W- t. Qd1 <= 1'b0;

d2 <= 1'b0;

d3 <= 1'b0;

end

) o& C2 r+ }0 _$ ~. |" ielse

begin
//某个按键值变化时，LED将做亮灭翻转

6 y/ z; p0 h! J# Zif ( led_ctrl[0] ) d1 <= ~d1;
; y3 ]8 q2 {( {  B

if ( led_ctrl[1] ) d2 <= ~d2;

: f* J" C& c" o4 m
. y8 ^: L; x) Q% N7 K, J( ~if ( led_ctrl[2] ) d3 <= ~d3;

end

: h! ~+ H7 s5 D. x/ s8 s4 oassign led_d5 = d1 ? 1'b1 : 1'b0;
//LED翻转输出

assign led_d3 = d2 ? 1'b1 : 1'b0;

assign led_d4 = d3 ? 1'b1 : 1'b0;

endmodule

7 i0 x4 {8 S2 w4 E5 k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]);

* j& ]1 N5 B% m2 e5 g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.