基于STEP FPGA的矩阵按键驱动

本节将和大家一起使用FPGA驱动底板上的4×4矩阵键盘。

在键盘中按键数量较多时，为了减少I/O口的占用，通常将按键排列成矩阵形式，使用行线和列线分别连接到按键开关的两端，这样我们就可以通过4根行线和4根列线（共8个I/O口）连接16个按键，而且按键数量越多优势越明显。

FPGA驱动矩阵按键模块，首先我们来了解矩阵按键的硬件连接：

上图为4×4矩阵按键的硬件电路图，可以看到4根行线（ROW1、ROW2、ROW3、ROW4）和4根列线（COL1、COL2、COL3、COL4），同时列线通过上拉电阻连接到VCC电压（3.3V），对于矩阵按键来讲：

1. 4根行线是输入的，是由FPGA控制拉高或拉低，
2. 4根列线数输出的，是由4根行线的输入及按键的状态决定，输出给FPGA

当某一时刻，FPGA控制4根行线分别为ROW1=0、ROW2=1、ROW3=1、ROW4=1时，

• 对于K1、K2、K3、K4按键：按下时对应4根列线输出COL1=0、COL2=0、COL3=0、COL4=0，不按时对应4根列线输出COL1=1、COL2=1、COL3=1、COL4=1，
• 对于K5~~~K16之间的按键：无论按下与否，对应4根列线输出COL1=1、COL2=1、COL3=1、COL4=1，

通过上面的描述：在这一时刻只有K1、K2、K3、K4按键被按下，才会导致4根列线输出COL1=0、COL2=0、COL3=0、COL4=0，否则COL1=1、COL2=1、COL3=1、COL4=1，反之当FPGA检测到列线（COL1、COL2、COL3、COL4）中有低电平信号时，对应的K1、K2、K3、K4按键应该是被按下了。

按照扫描的方式，一共分为4个时刻，分别对应4根行线中的一根拉低，4个时刻一次循环，这样就完成了矩阵按键的全部扫描检测

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// >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>> COPYRIGHT NOTICE <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
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// File name    : LED.v
// Module name  : LED
// Author       : STEP
// Description  : control LED
// Web          : www.stepfpga.com
// 
// --------------------------------------------------------------------
// Code Revision History : 
// --------------------------------------------------------------------
// Version: |Mod. Date:   |Changes Made:
// V1.0     |2017/03/02   |Initial ver
// --------------------------------------------------------------------
// Module Function:利用按键和开关的状态来控制LED灯的亮灭。
 
module LED (key,sw,led);
 
	input [3:0] key;						//按键输入信号
	input [3:0] sw;							//开关输入信号
	output [7:0] led;						//输出信号到LED
 
	assign led = {key,sw};                                          //assign连续赋值。大括号是拼接符，表示把key和sw拼接组成一个新的8位数赋值给led
 
endmodule

综合(synthesize)完成之后一定要配置FPGA的引脚到相应的外设，这样下载FPGA程序后才能达到我们想要的效果。

下载完程序后就可以实现按键开关控制LED灯的亮灭。了解小脚丫STEP-MXO2 V2上的外设LED、按键和开关的使用。如果你对Diamond软件的使用不了解，请参考这里：Diamond的使用。