FPGA按键消抖与非阻塞赋值理解

"该资源是一篇关于 FPGA 按键消抖的初级教程，由 xieqiang 编写，chenzhufly 整理。文章介绍了按键消抖的重要性，讲解了按键输入的工作原理，探讨了何为按键消抖以及如何通过 Verilog 程序实现消抖功能。此外，文档还涵盖了非阻塞赋值和脉冲边缘检测的概念，适合 FPGA 初学者学习。" 在 FPGA 设计中，按键消抖是一个关键的步骤，因为物理按键在被按下或释放时，由于机械结构的原因会产生微小的抖动，导致在短时间内产生多个脉冲，这可能导致误触发或者多次触发。为了确保系统稳定可靠，我们需要消除这种抖动。 2.1 按键输入原理： 在 FPGA 中，按键通常通过 I/O 引脚与外部电路连接。未按下时，按键引脚呈现高电平（VDD3.3V），按下时则接地，形成低电平。通过检测这些引脚的状态变化，可以判断按键是否被按下。 2.2 按键消抖： 按键在按下或释放瞬间，由于机械接触不稳定，会在约 20ms 的时间内产生多次高低电平转换，即抖动现象。如果不进行消抖处理，系统可能误识别为连续的按键操作，导致程序运行错误。 2.3 消抖思路： 常见的消抖方法是采用延时检测，即在检测到按键状态改变后，等待一段固定的时间（如 50ms），再次检查按键状态。如果在这段时间内状态保持不变，那么就认为这次按键操作是稳定的，从而避免了抖动的影响。 2.4 按键消抖程序： 在 Verilog 中，可以通过状态机或者简单的延时逻辑来实现消抖。通常会用到脉冲边缘检测，例如检测到按键从高到低的跳变，然后启动一个定时器，在定时器结束前不再响应按键状态，以此实现消抖。 2.5 程序分析： 在实际的 Verilog 代码中，会包含一个时钟驱动的状态机，用于跟踪按键状态和计时过程。非阻塞赋值（<=）和阻塞赋值（=）的使用也是关键，非阻塞赋值常用于组合逻辑，而阻塞赋值用于时序逻辑，确保在特定时钟周期内完成操作。 2.6 整体程序： 完整的 Verilog 程序会包括按键状态的输入模块、延时模块以及状态机模块，它们协同工作以实现按键消抖功能，并将稳定的按键信号传递给后续逻辑。 3. 实验结果： 在实际 FPGA 板子上运行程序，观察 LED 的闪烁情况，可以验证消抖功能是否有效。如果 LED 只按照预期的次数闪烁，说明消抖成功。 4. 总结： 学习 FPGA 按键消抖不仅有助于理解硬件交互的基本原理，还能提升对 Verilog 语言中非阻塞赋值和脉冲边缘检测的理解。对于 FPGA 开发者来说，掌握这一基本技能对于构建可靠的数字系统至关重要。