FPGA实战篇(按键控制LDE实验)

1.按键简介

        按键开关是一种电子开关,属于电子元器件类。我们的开发板上有两种按键开关:第一种是本实验所使用的轻触式按键开关,简称轻触开关。使用时以向开关的操作方向施加压力使内部电路闭合接通,当撤销压力时开关断开,其内部结构是靠金属弹片受力后发生形变来实现通断的;第二种是自锁按键 ,自锁按键第一次按下后保持接通,即自锁,第二次按下后,开关断开,同时开关按钮 弹出来,开发板上的电源键就是这种开关。
2.实验任务
        本节实验任务是使用底板上的 PL_KEY0 PL_KEY1 按键来控制底板上的 PL_LED0 PL_LED1 两个LED 的闪烁方式。没有按键按下时,两个 LED 保持常亮;如果按键 0 按下,则两个 LED 交替闪烁;如果按键 1 按下,则两个 LED 同时闪烁。
3. 硬件设计
        底板上按键的原理图如下图所示:

        PL 端的按键没有按下时,对应的 IO 端口为高电平;当按键按下时,对应的 IO 端口变为低电平。
        本实验的管脚分配如下表所示:
4.程序设计
        按键控制 LED 系统框图如下图所示:
        计数器对 50MHz 时钟进行计数,从而达到计时的目的。计数器在每次计时到 0.5 秒的时候,就改变 LED 的显示状态,然后清零并重新开始计数。
        然后根据两个按键(KEY0 KEY1 )的状态,在不同的 LED 状态下,分别设置 LED 的显示模式(是同时闪烁,或者交替闪烁)。
        顶层模块代码如下:
1 module key_led(
2 input sys_clk ,
3 input sys_rst_n ,
4 
5 input [1:0] key ,
6 output reg [1:0] led
7 );
8 
9 //reg define
10 reg [24:0] cnt;
11 reg led_ctrl;
12 
13 //*****************************************************
14 //** main code
15 //*****************************************************
16 
17 //计数器
18 always @ (posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) begin
19 if(!sys_rst_n)
20 cnt <= 25'd0;
21 else if(cnt < 25'd2500_0000) //计数 500ms
22 cnt <= cnt + 1'b1;
23 else
24 cnt <= 25'd0;
25 end
26 
27 //每隔 500ms 就更改 LED 的闪烁状态
28 always @ (posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) begin
29 if(!sys_rst_n)
30 led_ctrl <= 1'b0;
31 else if(cnt == 25'd2500_0000)
32 led_ctrl <= ~led_ctrl;
33 end
34 
35 //根据按键的状态以及 LED 的闪烁状态来赋值 LED
36 always @ (posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) begin
37 if(!sys_rst_n)
38 led <= 2'b11;
39 else case(key)
40 2'b10 : //如果按键 0 按下,则两个 LED 交替闪烁
41 if(led_ctrl == 1'b0)
42 led <= 2'b01;
43 else
44 led <= 2'b10;
45 2'b01 : //如果按键 1 按下,则两个 LED 同时闪烁
46 if(led_ctrl == 1'b0)
47 led <= 2'b11;
48 else
49 led <= 2'b00;
50 2'b11 : //如果两个按键都未按下,则两个 LED 都保持点亮
51 led <= 2'b11;
52 default: ;
53 endcase
54 end
55 
56 endmodule
        代码的第 18 行的 always 块用于产生计数器,计时 500ms 。代码的第 28 行的 always 块功能是每隔 500ms就给出 led 的闪烁状态控制信号。代码第 36 行的 always 块使用了一个 case 语句,来根据当前按键的输入值和 led 闪烁状态控制信号,来进行两个 led 的赋值。如果按键 1 按下,则两个 LED 交替闪烁;如果按键 0按下,则两个 LED 同时亮灭交替;如果两个按键都未按下,则两个 LED 都保持点亮。
5.下载验证
        连接开发板的电源和下载器,并打开电源开关。在工程编译之后,将生成的 bit 文件下载到开发板中。 下载完成之后,底板上两个 PL LED 处于点亮状态。然后按下 PL_KEY0 ,可以看到两个 PL LED 交替闪烁; 按下 PL_KEY1 ,可以看到两个 PL LED 同时闪烁。如下图所示:
由于上篇文章已经详细的给出了创建工程的步骤,本文章不再重复概述。
注意:
1.代码中,led之所以定义为reg变量,是因为要在时序逻辑中赋值,不然就只能用assign来赋值,比较麻烦
2.指定管脚既可以用图形化界面,如上篇文章,也可以直接编写文件。在该处右键,选择增加新文件,再选择约束文件。创建完文件后,打开该文件,在文件中编写约束代码。

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