【FPGA开源教程连载】第九章 独立按键消抖实验B

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独立按键消抖实验B

实验目的： 1.复习按键的设计

2.用模块化设计的方式实现每次按下按键0，4个LED显示状态以二进制加法格式加1，每次按下按键1，4个LED显示状态以二进制加法格式减1

实验平台：芯航线FPGA核心板

实验原理：

       在上一讲中设计并验证了独立按键的消抖，这里基于上一讲的按键消抖模块来实现一个加减法计数器，并以此学习模块化的设计方式。

       在设计过程中，相对大一点的工程经常通常不会写在一个设计文件中，通常会针对不同的功能设计出不同的子文件，最后在顶层文件中进行例化。基于本讲其模块的划分如图9-1所示。

图9-1 顶层模块端口图

实验步骤:

       这里先编写led_ctrl，从图9-1可得出其端口列表如下。

这里需要进行根据两个按键的状态来进行计数器的加减。

         计数器的初值为4’b0000，这里当按键0按下即计数器加一计数器变为4’b0001，由开发板上的led灯电路图可知，led灯为低电平点亮，此时就会出现led0-led3分别为亮亮亮暗，为了更直观的显示效果对输出数据进行取反，这样led的数据就会变为暗暗暗亮，与正常的思路相符合。

图9-2 led灯电路图

这样各个独立的模块即编写完成，下面开始顶层文件的设计。

进行分析和综合直至没有错误以及警告。这时可以打开Quartus II软件中的RTL Viewer，查看模块间的连接。如图9-4所示，与设计的顶层模块端口图一样，因此可以看出顶层文件例化正确。

图9-4 顶层模块RTL视图

为了测试仿真编写测试激励文件，这里由于调用了两个按键进行仿真，因此需要将前一讲设计的按键仿真模型进行改写，加入使能信号press，即press上升沿时就执行一次输出key，其中任务task press_key部分是不变的。如果不改写调用的两个仿真模型会同时执行，就导致出错。

新建key_led_top_tb.v文件输入以下内容并保存到testbench文件夹下，再次进行分析和综合直至没有错误以及警告。以下内容除了生成了时钟以及复位信号，还模拟了按键0按下释放两次以及按键1按下释放两次的过程。这样整体的代码就如下所示。

设置好仿真脚本后进行功能仿真，可以看到如图9-5所示的波形文件。每当按键0按下时计数器led_r则会加一，按键1按下后计数器led_r则会减一。

图9-5 功能仿真波形图

分配引脚后全编译无误后下载工程到开发板中。也看到与之对应的现象，即为设计无误。

至此，实现了一个简单的模块化设计，并进行了仿真与板级验证。

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