=====按键消抖=====

====硬件平台====
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  - [[STEP-MXO2第一代]]
====设计要求====
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  - 掌握FPGA边沿检测的设计
  - 掌握按键消抖的原理
  - 基于小脚丫[[STEP-MXO2第一代]]开发平台实现按键消抖的功能，实现脉冲和状态翻转输出。

====工作原理====
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{{ :抖动原理.png |抖动原理}}

按键抖动的原理

  - 抖动的产生 ：通常的按键所用的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，为了不产生这种现象而作的措施就是按键消抖。
  - 消除抖动的措施：在按键按下的时刻，会出现波形的抖动，在之后的一段时间内，才会出现平稳的波形。我们舍弃了刚刚检测到按键按下的时刻，读取这一时刻之后20ms左右的按键信息，这样可以防止一次按键被误读多次。

根据上面的原理描述，我们可以对按键的输入管脚进行边沿检测，当检测到输入信号变化后计数清零并开始计数，计数到20ms时进行采样，然后再对每次采样的值进行下降沿检测，检测的结果作为按键消抖的脉冲输出，然后每次检测到下降沿时让状态输出进行翻转并输出。




====硬件连接====
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为了方便我们在硬件平台上更直观的观察，我们使用25MHz时钟晶振分频产生1Hz的信号作为序列检测的时钟，按键信号作为按键消抖的信号输入，LED灯LD1和LD2分别作为按键消抖的脉冲和状态输出指示。

{{ :按键硬件图.jpg |按键硬件图}}

{{ :led电路连接.jpg |LED电路连接}}
====代码设计====
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{{ :按键消抖程序设计.jpg |按键消抖程序设计}}

如上图所示，我们首先进行边沿检测，边沿检测的方法是定义一个寄存器对输入信号进行锁存，然后将寄存器的数据与下一个时刻的输入信号做对比，如果两者不相等则认为输入信号在这个时间段发生了变化，产生了边沿，key_an产生高电平的脉冲。

<code verilog>
reg  key_rst;   
//Register key_rst, lock key1_n to next clk
always @(posedge clk  or  negedge rst_n)
    if (!rst_n) key_rst <= 1'b1;
    else  key_rst <=key1_n;

//Detect the edge of key1_n
wire  key_an = (key_rst==key1_n)? 0:1;
</code>

当key_an产生脉冲时，计数器cnt清零并计数，因为我们要采集输入信号变化后20ms的状态值，系统时钟25MHz，计数器终值 = 25MHz/50 = 500000，所以计数器计数到500000时采样。

<code verilog>
reg  low_sw;
//Lock the status to register low_sw when cnt count to 19'd500000
always @(posedge clk  or  negedge rst_n)
    if (!rst_n)  low_sw <= 1'b1;
	else if (cnt == 19'd500000)
        low_sw <= key1_n;
</code>

然后对将采样寄存器low_sw的数据锁存至寄存器low_sw_r，然后检测下降沿（因为我们的硬件是按键时输出低电平，采用下降沿实时性更好一些）。

<code verilog>
//Detect the negedge of low_sw, generate pulse
assign key_pulse= low_sw_r & ( ~low_sw);
</code>

引脚分配如下：

^ 管脚名称 | clk| rst_n | key_n  | key_pulse  |key_state  |
^ FPGA管脚 | C1 | A2    | B7     | A3         |A7         |
====运行结果====

{{:img20160612165641.jpg?500 |按}}

{{:img20160612165704.jpg?500|再按}}
====资源报告====

^ 资源 | 数量  | 比例  | 说明  |
^ LUTs | 16   | 3%   |   |	
^ 寄存器 | 23    | 1% |   |
^ 存储器 | 0  | 0%   |    |
^ IO管脚   | 5 |   |    |
^ 时钟频率 | 25MHz |   |    |

====知识点====

  * 按键消抖原理
  * 边沿检测设计



====参考文档====
  * [[点亮led灯]]
  * {{:machxo2familydatasheet.pdf|Lattice MachXO2数据手册}}
 

====相关文档====

^ **文件名称**  | **功能** |
^ **[[Debounce.v]]** | **按键消抖** |