一.簡介

這是FPGA之旅的第二個設計實例了，按鍵在項目中的作用是非常大的，使用的很頻繁，本例將帶大家設計一個實用的按鍵模塊。

二. 按鍵電路

按鍵為輸入設備，通過電路圖可以知道，當按鍵按下的時候，FPGA會檢測到低電平，按鍵沒有按下的時候，FPGA檢測到的是高電平。

三. Verilog代碼編寫

直接來一段最簡單的按鍵檢測的代碼編寫，都不用仿真。

按鍵按下，LED燈狀態取反。

module KEY(  input    clk,    input    rst_n,    input    key,    output  reg  led);    always@(posedge clk or negedge rst_n)    begin        if(rst_n == 1'b0)             led <= 1'b0;        else if(key == 1'b0)            led <= ~led;        else            led <= led;    endendmodule 

當按鍵按下后，LED的狀態取反，這個在仿真的時候是可以看到變化的，但是實際上板測試的話，是沒有效果的，因為clk的時鐘周期一般為20ns，每次按鍵按下的持續時間可以達到ms以上，所以LED會多次取反，所以這么簡單粗暴是不可以的，需要我們做一些額外處理。此外在按鍵按下的瞬間，電平會出現不穩定的情況，也需要進行處理。解決這些問題，正是這個例程的重點。

四. 解決方案設計

按鍵按下的時候，一共有兩個問題

電平不穩定

短時間內重復檢測

第一個問題可以通過按鍵消抖來解決，第二個問題，可以在按鍵消抖的基礎上，增加一些判斷來解決，于是就有了以下三種模式

模式一，按下生效，釋放，算一次

模式二，按下，釋放生效，算一次

模式三，按下，一段時間算一次

這里通過狀態機的方式來實現，第一步就是要分析一共有幾個狀態。

空閑態：按鍵沒有按下時，所處的狀態。

消抖態: 按鍵按下后，進入消抖態，在此期間，如果按鍵釋放了的話，回到空閑態，否則進入延時態。

延時態：延時，直到按鍵釋放。

釋放態：按鍵釋放，回歸到空閑態。

模式一，可以在消抖態完成后，生效。

模式二，可以在釋放態，生效。

模式三，可以在延時態，生效。

完美，這不就全部都解決了嘛! 代碼如下。

//按鍵消抖module btn_dis_shake(        input      clk,  input      rst_n,    input      ikey,        //按鍵輸入outputokey//按鍵輸出);//模式//0   按下生效，抬起，算一次//1   按下抬起，算一次//2  按下后，一段時間算一次parameter      mode = 2;
localparam      S_IDLE    =    'd0;localparam      S_DIS_SHAKE =       'd1;localparam      S_DEALY    =    'd2;localparam      S_UP    =    'd3;
localparam      DIS_SHAKE  =  'd6000;    //消抖延時localparam      DELAY    =  'd50000;  //模式2中，一段時間
reg[3:0] state  ,  next_state;
wire neg_key,pos_key;  //按鍵下降沿上升沿reg   key0,key1;      //按鍵狀態儲存
reg[30:0]  delay_cnt;
assign    neg_key =  key1 & (~key0);    //判斷按鍵信號的下降沿assignpos_key=(~key1)&key0;//判斷按鍵信號的上升沿//根據模式來判斷按鍵輸出assignokey=(mode==0&&state==S_DIS_SHAKE&&delay_cnt==DIS_SHAKE)?1'b1:(mode==1&&state==S_UP)?1'b1:(mode==2&&state==S_DEALY&&delay_cnt==DELAY)?1'b1:1'b0;always@(posedge clk or negedge rst_n)begin  if(rst_n  == 1'b0)  begin      key0 <= 1'b1;      key1 <= 1'b1;  end  else  begin    key0 <= ikey;    key1 <= key0;  endendalways@(posedge clk or negedge rst_n)begin  if(rst_n == 1'b0)    state <= S_IDLE;  else    state <= next_state;end
always@(*)begin  case(state)    S_IDLE:      if(neg_key  ==  1'b1)        next_state <= S_DIS_SHAKE;      else        next_state <= S_IDLE;    S_DIS_SHAKE:      //按下消抖        if(delay_cnt == DIS_SHAKE)          next_state <= S_DEALY;        else if(pos_key == 1'b1)          next_state <= S_IDLE;        else          next_state <= S_DIS_SHAKE;    S_DEALY:      //延時      if(delay_cnt == DELAY  && pos_key == 1'b1)        next_state <= S_UP;      else if( pos_key == 1'b1)        next_state <= S_UP;      else        next_state <= S_DEALY;    S_UP:      next_state <= S_IDLE;    default:  next_state <= S_IDLE;  endcaseend
//延時計數always@(posedge clk or negedge rst_n)begin  if(rst_n == 1'b0)    delay_cnt <= 'd0;  else if(state != next_state)    delay_cnt  <= 'd0;  else if(state == S_DIS_SHAKE)    delay_cnt <= delay_cnt + 1'b1;  else if(state == S_DEALY && delay_cnt == DELAY)    delay_cnt <= 'd0;  else if(state == S_DEALY)    delay_cnt <= delay_cnt + 1'b1;  else    delay_cnt <= 'd0;end
endmodule 

代碼是寫完了，對不對呢 ? 上仿真！！！仿真的時候別忘記了將DIS_SHAKE這個參數調小一點了，可以設置為2就可以了，否則，你可以試試哦，就只對模式一進行仿真，其他的模式，也可以自行嘗試喔！

`timescale  1ns/1psmodule testbeach();
    reg clk;    reg rst_n;    reg ikey;    wire okey;      always#50clk<=?~clk;?????initial?begin       clk = 1'b0;       rst_n = 1'b1;       ikey = 1'b1;                #100        rst_n = 1'b0;        #100        rst_n = 1'b1;                ikey = 1'b0;  //按下        #400        ikey = 1'b1;  //釋放        #200        ikey = 1'b0;  //按下        #600????????ikey?=?1'b1;??//釋放    end
btn_dis_shake #(.mode(0))btn_dis_shakeHP(          .clk    (clk),    .rst_n  (rst_n),      .ikey    (ikey),        //按鍵輸入    .okey  (okey)      //按鍵輸出);    endmodule

當當當當！！！完美對應起來，測試通過！