FPGA——按键消抖

按键消抖
按键消抖主要针对的是机械弹性开关,当机械触点断开、闭合时，由于机械触点的弹性作用，一个按键开关在闭合时不会马上稳定地接通，在断开时也不会一下子断开。因而在闭合及断开的瞬间均伴随有一连串的抖动，为了保证系统能正确识别按键的开关，就必须对按键的抖动进行处理，这就是按键消抖。

开始时的回弹时间和结束时的回弹时间一般为5~10ms，稳定时间一般为20ms，这里采用一个计数器，计数最大时间的为20ms,系统的晶振为50Mhz（换算成时间为20ns）,20ms/20ns=1000000，所以计数器计数最大值为999999（从0开始计数）。当是系统检测到按键为低电平时，计数器开始计数，当系统检测到高电平时，对计数器清零。当计数到最大值时，让计数器保持值不变

然后再定义一个标志信号对按键消抖的稳定状态进行采集。当是计数器计数到最大值时，说明按键已经处于稳定状态。

RTL代码

module   key_shake
#(parameter     CNT_MAX = 20'd999_999//计数最大值，20ms
)
(input  wire            sys_clk     ,input  wire            sys_rst_n   ,input  wire            key_in      ,output reg             key_flag
);reg   [19:0]      cnt;always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(sys_rst_n == 1'b0)cnt <= 20'd0;else    if(key_in == 1'b1)cnt <= 20'd0;else if(cnt == CNT_MAX)cnt <= CNT_MAX;elsecnt <= cnt + 1'b1;always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(sys_rst_n == 1'b0)key_flag <= 1'b0;else if(cnt == CNT_MAX)key_flag <= 1'b1;elsekey_flag <= 1'b0;endmodule

testbench

`timescale  1ns/1ns
module  tb_key_shake();reg          sys_clk;
reg         sys_rst_n;
reg         key_in;
reg [7:0]   tb_cnt;
wire        key_flag;initial    beginsys_clk = 1'b0;sys_rst_n <= 1'b0;key_in <= 1'b1;#20sys_rst_n <= 1'b1;endalways    #10 sys_clk = ~sys_clk;//把按键消抖过程压缩至250个系统周期
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(sys_rst_n == 1'b0)tb_cnt <= 8'd0;else  if(tb_cnt == 8'd249)tb_cnt <= 8'd0;elsetb_cnt <= tb_cnt + 1'b1;//模拟按键抖动
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)if(sys_rst_n == 1'b0)tb_cnt <= 8'd0;else  if(tb_cnt <= 8'd24 || tb_cnt >= 8'd224)key_in <= 1'b1;else   if((tb_cnt <= 8'd74 && tb_cnt > 8'd24)||(tb_cnt <= 8'd224 && tb_cnt >= 8'd174))key_in <= {$random}%2;elsekey_in <= 1'b0;key_shake
#(.CNT_MAX(70)
)
key_shake_inst
(.sys_clk       (sys_clk),.sys_rst_n        (sys_rst_n),.key_in         (key_in),.key_flag       (key_flag)
);endmodule

仿真结果把按键按下时长缩短到250个系统时钟周期。定义一个计数器tb_cnt，计数最大值为249，然后模拟按键被按下的过程。过程如下图所示

modelsim仿真结果

由仿真结果得，每一次模拟按键的稳定状态都被标志信号key_flag采集到。
ps:(部分图片和学习教程由野火提供)

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