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

  p2 t4 b8 L( e3 Z# ]+ X- R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
3 z0 @& |  p( U: i5 H. ]) 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

# g% j0 u6 e. B5 M4 f& G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！

/ q  z3 x% u' r) t, K/ k# C! X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,
1 X8 e3 y. z4 U5 o1 g

7 n: W% U, _) ^$ w4 D9 F4 Hrst_n,

sw1_n,

sw2_n,

/ x3 G" b9 x. D9 }- [! usw3_n,

, Z/ D" S+ }. G: A//output

led_d3,

# Z4 T+ F* c0 I, I8 E4 k# T1 c3 \led_d4,

led_d5

* v1 z2 e9 P0 n);

input
( S6 i2 |" w' e1 T! h6 d% d7 `% V; Sclk;
1 K0 [  N0 T' A: m' o//主时钟信号，48MHz

2 _, ~" {" H- `' T" O3 a! Z& Pinput
rst_n;
//复位信号，低有效

# |5 I. e; @1 y8 w  Dinput
3 U# S0 X  W3 N# n  w% msw1_n,sw2_n,sw3_n; //三个独立按键，低表示按下

9 f6 B$ s! u  Y1 }( j* n' `output
2 ]$ q- H. I7 C& C- W) G4 E" \$ `led_d3,led_d4,led_d5;
//发光二极管，分别由按键控制

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

- f' v, W: N. u( Z8 R8 Y8 Breg [19:0]
; U: b- \  F) {# }; [+ X. dcnt;
" Z, y4 i! H/ E. U2 Y2 Q//计数寄存器

5 ^: |% S9 R0 Dalways @ (posedge clk
or negedge rst_n)

! A0 L4 h6 E/ F* P8 a. gif (!rst_n)
9 y4 d+ t1 @0 j4 D1 \//异步复位

cnt <= 20'd0;

2 m* R/ `( N! L) v# I7 e1 ~else

cnt <= cnt + 1'b1;

+ u8 _. e* f7 l" E- B1 k+ kreg
[2:0] low_sw;

always @(posedge clk
: z' K- Z) g. L5 m1 L8 aor negedge rst_n)

3 J* F% f5 E) h& y  P& U6 V1 bif (!rst_n)

low_sw <= 3'b111;

else if (cnt == 20'hfffff)
; s+ x+ b. f$ ]//满20ms，将按键值锁存到寄存器low_sw中

low_sw <= {sw3_n,sw2_n,sw1_n};

# C5 x6 b4 I( O: N1 E' ~, A// ---------------------------------------------------------------------------

* Y0 B7 H5 k, z! ~4 P4 B

reg
[2:0] low_sw_r;
+ S2 p* I* U! ^/ r0 C7 e//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 )

% L+ T5 o8 G, t; v5 r: c& f6 z$ nif (!rst_n)

low_sw_r <= 3'b111;

; x& {5 q+ {; f* celse

5 i# J) J1 P# ^low_sw_r <= low_sw;

- Y, J+ p7 {5 ]6 Z% }! t

. r8 S/ l" l; c" I* j& W
//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;

reg d3;

; J' A$ G2 v! ^6 L. {always @ (posedge clk or negedge rst_n)

: {; w& o( |4 p  {( G* _if (!rst_n)

" D8 o; n9 H" j% x# c3 F1 Bbegin

d1 <= 1'b0;

7 B5 S# R0 k" r6 U3 t. D. I1 v6 K( sd2 <= 1'b0;

d3 <= 1'b0;

$ P$ r/ [9 v( \, S% Y) S- I9 Hend

else

! `, Q- `4 e. |9 U; L+ s  lbegin
% `( x, I. T9 D4 k+ |- N9 D/ U//某个按键值变化时，LED将做亮灭翻转

( K5 n: W+ {4 x9 X! v1 `if ( led_ctrl[0] ) d1 <= ~d1;

9 e% i% j: z% t. M; Yif ( led_ctrl[1] ) d2 <= ~d2;

/ S3 Y( H! ?0 c% G. Uif ( led_ctrl[2] ) d3 <= ~d3;

end

assign led_d5 = d1 ? 1'b1 : 1'b0;
& C# V# q- s9 b" I, m4 `8 H//LED翻转输出

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

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

( p6 N' R9 ^! M1 ?

endmodule

0 R* z/ K5 V3 [1 i3 r# X, f1 W) C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。

: _; k. ~- s0 _& L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：
+ g7 {: a3 {7 v3 @

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.