一天一个设计实例-轻触开关的应用设计 / 开普饭

轻触开关的应用设计

本节介绍轻触开关的有关设计，主要介绍按键防抖动和矩阵键盘的应用设计。

1.1.1轻触开关的功能描述

(1) 轻触开关的工作原理。轻触开关在操作时通过触动按键来改变当前的逻辑状态(高、低电平之间的变换)，而达到开/关的目的。每按一次按键，就向 FPGA 控制系统发出一个电平信号，输入变为一个与原输入相反的电平，松开后立即回到原来的状态。简单地说，轻触开关就是触发一个暂态的信号。基于以上特点，轻触开关通常被广泛地运用于 “+ ”、 “-”键置数和复位按钮等。

(2) 轻触开关的内部结构。轻触开关的几种内部结构如图5‑1所示。

图5‑1 轻触开关的几种内部结构

按键是在设计中常见的装置，不论进行复位或者其他模块控制，按键电平检测都是必须的。

按键抖动通常的按键所用开关为机械弹性开关，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。

图5‑2 按键过程电平抖动

如果在FPGA引脚上直接读取按键的电平，就会造成误触发，所以对于电平检测需要一些“措施”以保证每次读取的电平值都是实际的电平值。

一、硬件消抖：

所示利用RC 积分电路来达成杂波的滤除与波形修整的电路(如图5‑3 )。

在S1 ON 的瞬间由于接触弹跳的关系，会使A 点电压呈现高速的断续现象，再S1 OFF时亦然，详（如图2所示），然而由于电容两端电压需由电压经电阻慢慢充电才会上升，使得B 点电位缓步上升情形：S1 OFF 时亦然，电容电压经R 放电，使B 点电压缓缓下降。此一变化，经史密特反相修整后，可得一标准负脉波输出，如波形图C 点所示。

图5‑3 硬件消抖

用其他的各类触发器，锁存器亦可达到消抖效果。

二、软件消抖：

软件消抖主要利用2.3UART协议相关知识，在此不再赘述。

1.1.2轻触开关的应用

5.1.2.1 轻触开关的普通应用

图5‑4 轻触开关的普通应用框图

表5‑1 消抖模块(debounce_module.v)模块间信号定义

模块间信号
管脚	传输方向	作用/说明
H2L_Sig	detect_module.v模块传输给delay_module.v	输入电平由高到低输出标志
L2H_Sig	detect_module.v模块传输给delay_module.v	输入电平由低到高输出标志
时序	没有特殊要求。

表5‑2 消抖模块(debounce_module.v)顶层模块信号定义

顶层模块
输入管脚	作用/说明	输出管脚	作用/说明
Pin_in	待检测电平输入引脚	Pin_Out	消抖之后的输出信号

时序	没有特殊要求。

图5‑4上是一个简单的按键消抖模块。设计的方法主要是由“电平检查模块”和“10ms 延迟模块”组合合成。

设计的思路如下：

1）一但检测到按键资源按下（高电平到低电平变化），“电平检查模块” 就会拉高H2L_Sig 电平，然后拉低。

2） “10ms 延迟模块”，检测到 H2L_Sig 高电平，就会利用 10ms 过滤 H2L_Sig，拉高输出。

3）当按键被释放“电平检测模块”，会拉高 L2H_Sig 电平，然后拉低。

4） “10ms 延迟模块”，检查到 L2H_Sig 就会利用 10ms 过滤 H2L_Sig,然后拉低输出。

电平检测模块详见2.3.4实用UART传输FPGA实现介绍。

图5‑5 10ms 延迟模块

代码5‑1 10ms 延迟模块

1.//****************************************************************************//

2.//# @Author: 碎碎思

3.//# @Date: 2019-06-05 21:05:29

4.//# @Last Modified by: zlk

5.//# @WeChat Official Account: OpenFPGA

6.//# @Last Modified time: 2019-06-05 21:15:41

7.//# Description:

8.//# @Modification History: 2012-10-03 16:26:17

9.//# Date By Version Change Description:

10.//# ========================================================================= #

11.//# 2012-10-03 16:26:17

12.//# ========================================================================= #

13.//# | | #

14.//# | OpenFPGA | #

15.//****************************************************************************//

16.module delay_module

17.(

18. CLOCK, RST_n, H2L_Sig, L2H_Sig, Pin_Out

19.);

20.

21. input CLOCK;

22. input RST_n;

23. input H2L_Sig;

24. input L2H_Sig;

25. output Pin_Out;

26.

27. /****************************************/

28.

29. parameter T1MS = 16'd49_999;//DB4CE15开发板使用的晶振为50MHz，50M*0.001-1=49_999

30.

31. /***************************************/

32.

33. reg [15:0]Count1;

34.

35. always @ ( posedge CLOCK or negedge RST_n )

36. if( !RST_n )

37. Count1 <= 16'd0;

38. else if( isCount && Count1 == T1MS )

39. Count1 <= 16'd0;

40. else if( isCount )

41. Count1 <= Count1 + 1'b1;

42. else if( !isCount )

43. Count1 <= 16'd0;

44.

45. /****************************************/

46.

47. reg [3:0]Count_MS;

48.

49. always @ ( posedge CLOCK or negedge RST_n )

50. if( !RST_n )

51. Count_MS <= 4'd0;

52. else if( isCount && Count1 == T1MS )

53. Count_MS <= Count_MS + 1'b1;

54. else if( !isCount )

55. Count_MS <= 4'd0;

56.

57. /******************************************/

58.

59. reg isCount;

60. reg rPin_Out;

61. reg [1:0]i;

62.

63. always @ ( posedge CLOCK or negedge RST_n )

64. if( !RST_n )

65. begin

66. isCount <= 1'b0;

67. rPin_Out <= 1'b0;

68. i <= 2'd0;

69. end

70. else

71. case ( i )

72.

73. 2'd0 :

74. if( H2L_Sig ) i <= 2'd1;

75. else if( L2H_Sig ) i <= 2'd2;

76.

77. 2'd1 :

78. if( Count_MS == 4'd10 ) begin isCount <= 1'b0; rPin_Out <= 1'b1; i <= 2'd0; end

79. else isCount <= 1'b1;

80.

81. 2'd2 :

82. if( Count_MS == 4'd10 ) begin isCount <= 1'b0; rPin_Out <= 1'b0; i <= 2'd0; end

83. else isCount <= 1'b1;

84.

85.

86. endcase

87.

88. /********************************************/

89.

90. assign Pin_Out = rPin_Out;

91.

92. /********************************************/

93.

94.

95.

96.endmodule

45~86 行的设计思路：

1）如果 H2L_Sig 信号有反应，就进入步骤 1；

2）在进入步骤 1 之后，由于达不到 if 条件, isCount 使能。定时器，计数器呀开始执行。

3）在经过 10ms 之后， isCount 不使能，定时器，计数器停止执行。rPin_Out 为逻辑 1。返回步骤 0。

又或者：

1）如果 L2H_Sig 信号有反应，就进入步骤 2，

2）在进入步骤 2 之后，由于达不到 if 条件, isCount 使能。定时器，计数器呀开始执行。

3）在经过 10ms 之后， isCount 不使能，定时器，计数器停止执行。rPin_Out 为逻辑 0。返回步骤 0。

最后就是将上述模块封装，封装的结构框图如图5‑4所示。

代码5‑2 模块封装

1.//****************************************************************************//

2.//# @Author: 碎碎思

3.//# @Date: 2019-06-05 21:05:29

4.//# @Last Modified by: zlk

5.//# @WeChat Official Account: OpenFPGA

6.//# @Last Modified time: 2019-06-05 21:15:43

7.//# Description:

8.//# @Modification History: 2010-08-07 14:36:26

9.//# Date By Version Change Description:

10.//# ========================================================================= #

11.//# 2010-08-07 14:36:26

12.//# ========================================================================= #

13.//# | | #

14.//# | OpenFPGA | #

15.//****************************************************************************//

16.module debounce_module

17.(

18. CLOCK, RST_n, Pin_In, Pin_Out

19.);

20.

21. input CLOCK;

22. input RST_n;

23. input Pin_In;

24. output Pin_Out;

25.

26. /**************************/

27.

28. wire H2L_Sig;

29. wire L2H_Sig;

30.

31. detect_module U1

32. (

33. .CLOCK( CLOCK ),

34. .RST_n( RST_n ),

35. .Pin_In( Pin_In ), // input - from top

36. .H2L_Sig( H2L_Sig ), // output - to U2

37. .L2H_Sig( L2H_Sig ) // output - to U2

38. );

39.

40. /**************************/

41.

42. delay_module U2

43. (

44. .CLOCK( CLOCK ),

45. .RST_n( RST_n ),

46. .H2L_Sig( H2L_Sig ), // input - from U1

47. .L2H_Sig( L2H_Sig ), // input - from U1

48. .Pin_Out( Pin_Out ) // output - to top

49. );

50.

51. /*******************************/

52.

53.endmodule

完成后RTL如下：

图5‑6 轻触开关普通应用RTL

编译后将程序下载到板子上，按按键后，对应的输出引脚的LED灯就会随着按键按下而被点亮，而且不会出现亮多次或者点不亮的情况。

5.1.2.2 轻触开关的点击与长按

在使用轻触开关时，还会出现长按的使用情景，例如长按“关机”。轻触开关的长按的基本理论和5.1.2.1节一样，首先看下整个模块结构：

图5‑7 轻触开关的点击与长按

表5‑3 点击与长按(SClicKLClick_module.v)模块间信号定义

模块间信号
管脚	传输方向	作用/说明
Pin_Out[1:0]	keyfuncmod_module.v模块传输给led_module.v	Pin_Out[1]-点击isSClick， Pin_Out[0]-长点击 isLClick
时序	没有特殊要求。

表5‑4 点击与长按(SClicKLClick_module.v)顶层模块信号定义

顶层模块
输入管脚	作用/说明	输出管脚	作用/说明
KEY	待检测电平输入引脚	LED[1:0]	KEY的输出信号
时序	没有特殊要求。

图5‑7是一个简单的点击与长按模块。设计的方法主要是由“按键功能模块”和“LED显示模块”组合合成，“按键功能模块”主要做“点击”和“长按击”检测。

“按键功能模块”中电平检测思路详见2.3.4实用UART传输FPGA实现节介绍。设计的思路如图所示：

图5‑8 点击与长按模块设计框图及思路

代码5‑3 点击与长按模块设计代码

1.//****************************************************************************//

2.//# @Author: 碎碎思

3.//# @Date: 2019-06-09 00:13:23

4.//# @Last Modified by: zlk

5.//# @WeChat Official Account: OpenFPGA

6.//# @Last Modified time: 2019-06-09 01:29:16

7.//# Description:

8.//# @Modification History: 2019-06-09 01:29:16

9.//# Date By Version Change Description:

10.//# ========================================================================= #

11.//# 2019-06-09 01:29:16

12.//# ========================================================================= #

13.//# | | #

14.//# | OpenFPGA | #

15.//****************************************************************************//

16.module keyfuncmod_module

17.(

18. CLOCK, RST_n,

19. KEY,

20. Pin_Out

21.);

22.

23. input CLOCK, RST_n;

24. input KEY;

25. output [1:0]Pin_Out;

26.

27. /*****************************************/ //sub

28. parameter T10MS = 26'd500_000; // Deboucing time

29. parameter T3S = 28'd150_000_000; // Long press time

30.

31. /*****************************************/ //sub

32.

33. reg F2,F1;

34.

35. always @ ( posedge CLOCK or negedge RST_n )

36. if( !RST_n )

37. { F2, F1 } <= 2'b11;

38. else

39. { F2, F1 } <= { F1, KEY };

40.

41. /*****************************************/ //core

42.

43. wire isH2L = ( F2 == 1 && F1 == 0 );

44. wire isL2H = ( F2 == 0 && F1 == 1 );

45. reg [3:0]i;

46. reg isLClick,isSClick;

47. reg [1:0]isTag;

48. reg [27:0]C1;

49.

50. always @ ( posedge CLOCK or negedge RST_n )

51. if( !RST_n )

52. begin

53. i <= 4'd0;

54. isLClick <= 1'd0;

55. isSClick <= 1'b0;

56. isTag <= 2'd0;

57. C1 <= 28'd0;

58. end

59. else

60. case(i)

61.

62. 0: // Wait H2L

63. if( isH2L ) i <= i + 1'b1;

64.

65. 1: // H2L debouce

66. if( C1 == T10MS -1 ) begin C1 <= 28'd0; i <= i + 1'b1; end

67. else C1 <= C1 + 1'b1;

68.

69. 2: // Key Tag Check

70. if( isL2H ) begin isTag <= 2'd1; C1 <= 28'd0; i <= i="" end="" span="" style="font-size:9.0pt; font-family:Consolas; color:#0000FF; mso-font-kerning:0.0pt" p="" b00="" c1="">= T3S -1 ) begin isTag <= 2'd2; C1 <= 28'd0; i <= i + 1'd1; end

72. else C1 <= C1 + 1'b1;

73.

74. 3: // Tag Trigger (pree up)

75. if( isTag == 2'd1 ) begin isSClick <= 1'b1; i <= i + 1'b1; end

76. else if( isTag == 2'd2 ) begin isLClick <= 1'b1; i <= i + 1'b1; end

77.

78. 4: // Tag Trigger (pree down)

79. begin { isLClick,isSClick } <= 2'b00; i <= i + 1'b1; end

80.

81. 5: // L2H deboce check

82. if( isTag == 2'd1 ) begin isTag <= 2'd0; i <= i + 2'd2; end

83. else if( isTag == 2'd2 ) begin isTag <= 2'd0; i <= i + 1'b1; end

84.

85. 6: // Wait L2H

86. if( isL2H )i <= i + 1'b1;

87.

88. 7: // L2H debonce

89. if( C1 == T10MS -1 ) begin C1 <= 28'd0; i <= 4'd0; end

90. else C1 <= C1 + 1'b1;

91.

92. endcase

93.

94. /*************************/

95.

96. assign Pin_Out = { isSClick,isLClick };

97.

98.endmodule

其他模块就不再赘述，按照图5‑8进行整个模块的连接，整个模块的RTL如下所示：

图5‑9 点击与长按模块设计RTL

和图5‑8一样，综合下载后，第一次按下 3 秒不放会点亮 LED[1]，换之按下不到 3秒便释放则会点亮 LED[0]。第二次按下3 秒不放会消灭 LED[0]，按下不到 3 秒便释放会消灭 LED[0]。如此一来，实验已经完成。

5.1.2.3 轻触开关的单击与双击

在使用轻触开关时，还会出现双击的使用情景。轻触开关的双击的基本理论和5.1.2.2节一样。

双击实现起来，会比较麻烦一些，因为还要考虑额外的细节，即人为连打极限。所谓人为连打极限就是两次按下按键之间的最短间隔。

图5‑10 双击有效按键，时序示意图（双击成功）

常人的连打极限是 60ms 左右，超人是 20ms 左右。为了兼容常人的连打极限，我们必须设置有效的连击时限，为此 100ms 是最好的选择。如图5‑10所示，假设那是按键过程，笔者先是缓缓按下然后又缓缓释放按键完成第一次按键行为，结果有如往常般，按下事件发生，抖动发生，释放事件发生，抖动发生，但是 isDClick（ Double Click）信号还有 isSClick（ Single Click）信号都没有产生高脉冲。第一次按键完成以后就会引来第二次按键的黄金时间，亦即有效连击时限，在此笔者设为 100ms。假设笔者在这 100ms 的黄金时间内按下按键，那么 isDClick 信号会立即产生高脉冲。余下有如往常那样，抖动发生，释放事件发生，抖动发生 ... 对此， isSClick由始至终都没有状况发生

图5‑11 双击有效按键，时序示意图（双击失败）

假设没在有限的 100ms 黄金时间内执行第二次按键按下的动作，那么“双击”就会失败，结果如图5‑11所示。第一次按键过程与图5‑10一样，反之第二次按键却不同了，如图5‑11所示，第二次按键的按下事件是发生在 100ms 以后，为此 isSClick 产生高脉冲，然而 isDClick 信号却没有动静。

接下来看下整个模块结构：

图5‑12 轻触开关的单击与双击框图

表5‑5 点击与双击(SClickDClick_module.v)模块间信号定义

模块间信号
管脚	传输方向	作用/说明
Pin_Out[1:0]	keyfuncmod_module.v模块传输给led_module.v	Pin_Out[1]-点击isSClick， Pin_Out[0]-长点击 isDClick
时序	没有特殊要求。

表5‑6 点击与长按(SClicKLClick_module.v)顶层模块信号定义

顶层模块
输入管脚	作用/说明	输出管脚	作用/说明
KEY	待检测电平输入引脚	LED[1:0]	KEY的输出信号
时序	没有特殊要求。

图5‑12上是一个简单的点击与长按模块。设计的方法主要是由“按键功能模块”和“LED显示模块”组合合成，“按键功能模块”主要做“点击”和“长按击”检测。

“按键功能模块”中电平检测思路详见2.3.4实用UART传输FPGA实现节介绍。设计的思路如图所示：

图5‑13 点击与长按设计思路及框图

代码5‑4 点击与长按设计代码

1.//****************************************************************************//

2.//# @Author: 碎碎思

3.//# @Date: 2019-06-09 02:48:43

4.//# @Last Modified by: zlk

5.//# @WeChat Official Account: OpenFPGA

6.//# @Last Modified time: 2019-06-09 02:52:59

7.//# Description:

8.//# @Modification History: 2019-06-09 02:52:59

9.//# Date By Version Change Description:

10.//# ========================================================================= #

11.//# 2019-06-09 02:52:59

12.//# ========================================================================= #

13.//# | | #

14.//# | OpenFPGA | #

15.//****************************************************************************//

16.module keyfuncmod_module

17.(

18. CLOCK, RST_n,

19. KEY,

20. Pin_Out

21.);

22.

23. input CLOCK, RST_n;

24. input KEY;

25. output [1:0]Pin_Out;

26.

27. /*****************************************/ //sub

28. parameter T10MS = 28'd500_000;

29. parameter T100MS = 28'd5_000_000;

30. parameter T200MS = 28'd10_000_000;

31. parameter T300MS = 28'd15_000_000;

32. parameter T400MS = 28'd20_000_000;

33. parameter T500MS = 28'd25_000_000;

34. /*****************************************/ //sub

35.

36. reg F2,F1;

37.

38. always @ ( posedge CLOCK or negedge RST_n )

39. if( !RST_n )

40. { F2, F1 } <= 2'b11;

41. else

42. { F2, F1 } <= { F1, KEY };

43.

44. /*****************************************/ //core

45.

46. wire isH2L = ( F2 == 1 && F1 == 0 );

47. wire isL2H = ( F2 == 0 && F1 == 1 );

48. reg [3:0]i;

49. reg isDClick,isSClick;

50. reg [1:0]isTag;

51. reg [27:0]C1;

52.

53. always @ ( posedge CLOCK or negedge RST_n )

54. if( !RST_n )

55. begin

56. i <= 4'd0;

57. isDClick <= 1'd0;

58. isSClick <= 1'b0;

59. isTag <= 2'd0;

60. C1 <= 28'd0;

61. end

62. else

63. case(i)

64.

65. 0: // Wait H2L

66. if( isH2L ) begin i <= i + 1'b1; end

67.

68. 1: // H2L debounce

69. if( C1 == T10MS -1 ) begin C1 <= 28'd0; i <= i + 1'b1; end

70. else C1 <= C1 + 1'b1;

71.

72. 2: // Wait L2H

73. if( isL2H ) i <= i + 1'b1;

74.

75. 3: // L2H debounce

76. if( C1 == T10MS -1 ) begin C1 <= 28'd0; i <= i + 1'b1; end

77. else C1 <= C1 + 1'b1;

78.

79. 4: // Key Tag Check

80. if( isH2L && C1 <= T100MS -1 ) begin isTag <= 2'd2; C1 <= 28'd0; i <= i + 1'b1; end

81. else if( C1 >= T100MS -1) begin isTag <= 2'd1; C1 <= 28'd0; i <= i + 1'b1; end

82. else C1 <= C1 + 1'b1;

83.

84. 5: // Key trigger press up

85. if( isTag == 2'd2 ) begin isDClick <= 1'b1; i <= i + 1'b1; end

86. else if( isTag == 2'd1 ) begin isSClick <= 1'b1; i <= i + 1'b1; end

87.

88. 6: // Key trigger pree down

89. begin { isSClick , isDClick } <= 2'b00; i <= i + 1'b1; end

90.

91. 7: // L2H deounce check

92. if( isTag == 2'd1 ) begin isTag <= 2'd0; i <= 4'd0; end

93. else if( isTag == 2'd2 ) begin isTag <= 2'd0; i <= i + 1'b1; end

94.

95. 8: // Wait L2H

96. if( isL2H ) begin i <= i + 1'b1; end

97.

98. 9: // L2H debounce

99. if( C1 == T10MS -1 ) begin C1 <= 28'd0; i <= 4'd0; end

100. else C1 <= C1 + 1'b1;

101.

102. endcase

103.

104. /***************************/

105.

106. assign Pin_Out = { isSClick,isDClick };

107.

108.endmodule

其他模块就不再赘述，按照图5‑13进行整个模块的连接，整个模块的RTL如下所示：

图5‑14 点击与长按设计RTL

和图5‑13一样，综合下载后，当我们双击建 LED[1] 就会发亮，然后再双击建 LED[1] 则会消灭，发生双击的前提条件是 ... 第一次按下时间的 100ms 之内必须发生第二次按下时间才能成立。换之，如果我们单击建 LED[0] 便会发亮，再单击建LED[0]则会消灭。

5.1.2.4 轻触开关的单击、双击与长点击

最后将轻触开关的单击、双击与长点击进行组合，与上两节不同的是，两个组合检测在使用的时候检测条件比较简单，但是三个组合比较麻烦，核心操作会优先判断按键是否“长点击”，然后再来判断“点击”还是“双点击”，期间绝对不能搞错判断的次序。下面简单讲解下实现思路。

接下来看下整个模块结构：

图5‑15 轻触开关的单击、双击与长点击组合框图

表5‑7 轻触开关的单击、双击与长点(SClickDClick_module.v)模块间信号定义

模块间信号
管脚	传输方向	作用/说明
Pin_Out[1:0]	keyfuncmod_module.v模块传输给led_module.v	Pin_Out[1]-点击isSClick， Pin_Out[0]-长点击 isDClick
时序	没有特殊要求。

表5‑8 轻触开关的单击、双击与长点(SClicKLClick_module.v)顶层模块信号定义

顶层模块
输入管脚	作用/说明	输出管脚	作用/说明
KEY	待检测电平输入引脚	LED[1:0]	KEY的输出信号
时序	没有特殊要求。

图5‑15上是一个简单的点击与长按模块。设计的方法主要是由“按键功能模块”和“LED显示模块”组合合成，“按键功能模块”主要做“点击”和“长按击”检测。

“按键功能模块”中电平检测思路详见2.3.4实用UART传输FPGA实现节介绍。设计的思路如图所示：

图5‑16 轻触开关的单击、双击与长点设计思路及框图

代码5‑5 轻触开关的单击、双击与长点设计代码

1.//****************************************************************************//

2.//# @Author: 碎碎思

3.//# @Date: 2019-06-09 03:17:04

4.//# @Last Modified by: zlk

5.//# @WeChat Official Account: OpenFPGA

6.//# @Last Modified time: 2019-06-09 03:22:34

7.//# Description:

8.//# @Modification History: 2019-06-09 03:22:34

9.//# Date By Version Change Description:

10.//# ========================================================================= #

11.//# 2019-06-09 03:22:34

12.//# ========================================================================= #

13.//# | | #

14.//# | OpenFPGA | #

15.//****************************************************************************//

16.module keyfuncmod_module

17.(

18. CLOCK, RST_n,

19. KEY,

20. Pin_Out

21.);

22.

23. input CLOCK, RST_n;

24. input KEY;

25. output [2:0]Pin_Out;

26.

27. /*****************************************/ //sub

28. parameter T10MS = 28'd500_000;

29. parameter T100MS = 28'd5_000_000;

30. parameter T200MS = 28'd10_000_000;

31. parameter T300MS = 28'd15_000_000;

32. parameter T400MS = 28'd20_000_000;

33. parameter T500MS = 28'd25_000_000;

34. parameter T3S = 28'd150_000_000;

35. /*****************************************/ //sub

36.

37. reg F2,F1;

38.

39. always @ ( posedge CLOCK or negedge RST_n )

40. if( !RST_n )

41. { F2, F1 } <= 2'b11;

42. else

43. { F2, F1 } <= { F1, KEY };

44.

45. /*****************************************/ //core

46.

47. wire isH2L = ( F2 == 1 && F1 == 0 );

48. wire isL2H = ( F2 == 0 && F1 == 1 );

49. reg [3:0]i;

50. reg isLClick, isDClick,isSClick;

51. reg [1:0]isTag;

52. reg [27:0]C1;

53.

54. always @ ( posedge CLOCK or negedge RST_n )

55. if( !RST_n)

56. begin

57. i <= 4'd0;

58. isLClick <= 1'b0;

59. isDClick <= 1'b0;

60. isSClick <= 1'b0;

61. isTag <= 2'd0;

62. C1 <= 28'd0;

63. end

64. else

65. case(i)

66.

67. 0: // Wait H2L

68. if( isH2L ) begin i <= i + 1'b1; end

69.

70. 1: // H2L debounce

71. if( C1 == T10MS -1 ) begin C1 <= 28'd0; i <= i + 1'b1; end

72. else C1 <= C1 + 1'b1;

73.

74. 2: // Key Tag Check 1

75. if( isL2H ) begin C1 <= 28'd0; i <= i="" span="" style="font-size:9.0pt; font-family:Consolas; color:#0000FF; mso-font-kerning:0.0pt" end="" p="" b00="" c1="">= T3S -1 ) begin isTag <= 2'd3; C1 <= 28'd0; i <= 4'd5; end

77. else C1 <= C1 + 1'b1;

78.

79. 3: // L2H debounce

80. if( C1 == T10MS -1 ) begin C1 <= 28'd0; i <= i + 1'b1; end

81. else C1 <= C1 + 1'b1;

82.

83. 4: // Key Tag Check 2

84. if( isH2L && C1 <= T100MS -1 ) begin isTag <= 2'd2; C1 <= 28'd0; i <= i + 1'b1; end

85. else if( C1 >= T100MS -1) begin isTag <= 2'd1; C1 <= 28'd0; i <= i + 1'b1; end

86. else C1 <= C1 + 1'b1;

87.

88. 5: // Key trigger press up

89. if( isTag == 2'd3 ) begin isLClick <= 1'b1; i <= i + 1'b1; end

90. else if( isTag == 2'd2 ) begin isDClick <= 1'b1; i <= i + 1'b1; end

91. else if( isTag == 2'd1 ) begin isSClick <= 1'b1; i <= i + 1'b1; end

92.

93. 6: // Key trigger pree down

94. begin { isLClick, isSClick, isDClick } <= 3'b000; i <= i + 1'b1; end

95.

96. 7: // L2H deounce check

97. if( isTag == 2'd1 ) begin isTag <= 2'd0; i <= i + 2'd2; end

98. else if( isTag == 2'd2 ) begin isTag <= 2'd0; i <= i + 1'b1; end

99. else if( isTag == 2'd3 ) begin isTag <= 2'd0; i <= i + 1'b1; end

100.

101. 8: // Wait L2H

102. if( isL2H ) begin i <= i + 1'b1; end

103.

104. 9: // L2H debounce

105. if( C1 == T10MS -1 ) begin C1 <= 28'd0; i <= 4'd0; end

106. else C1 <= C1 + 1'b1;

107.

108. endcase

109.

110. /***************************/

111.

112. assign Pin_Out = { isSClick,isDClick,isLClick };

113.

114.endmodule

其他模块就不再赘述，按照图5‑16进行整个模块的连接，整个模块的RTL如下所示：

图5‑17 轻触开关的单击、双击与长点设计代码综合后RTL

和图5‑16一样，编译完后下载程序。如果点击一下建，那么 LED[0] 会点亮，如果笔者双击建，结果 LED[1] 会点亮，再如果笔者长按建 3 秒不放，那么 LED[2] 则会点亮。总结说，一个按键资源可以执行 3 种功能，控制 3 位 LED 资源。

一天一个设计实例-轻触开关的应用设计

相关推荐