FPGA实现4x4矩阵键盘电路设计与扫描控制

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本篇文章主要介绍了作者的个人作品，一个基于FPGA的4x4矩阵键盘电路设计。该设计采用了一种基于列扫描（Scan Mode）的方法，通过FPGA的输入输出信号实现了键盘的识别和处理。以下是对关键知识点的详细解析： 1. **模块定义**：文档中的`module jz_keys`是设计的核心模块，它包含了多个输入和输出端口。`clk`和`rst`分别代表时钟信号和复位信号，用于控制电路的操作。`row`和`col`是输入端，分别表示矩阵键盘的行选择和列选择信号。输出端包括`reg[3:0]col`和`reg[6:0]keyboard_val`，前者表示当前被选中的列，后者存储当前按下的键值。 2. **状态机设计**：状态机是矩阵键盘电路的关键部分，通过`reg[5:0]current_state`和`reg[5:0]next_state`两个寄存器实现。状态机有四种基本状态：`NO_KEY_PRESSED`、`SCAN_COL0`、`SCAN_COL1`和`KEY_PRESSED`。当没有键被按下时，状态机会检查行选择信号是否为全1，如果不是，则进入列扫描模式`SCAN_COL0`；如果全是1，则保持不变。 3. **列扫描与检测**： `SCAN_COL0`至`SCAN_COL3`分别对应对键盘四列的扫描。当行选择信号匹配时，状态机进入延时阶段`delay`，这可能与按键检测时间有关，5ms的延时可能是为了确保按键被稳定检测。如果在延时期间检测到按键，状态机会变为`KEY_PRESSED`，表示有键被按下。 4. **键值处理**：当状态机处于`KEY_PRESSED`状态时，键盘的实际键值存储在`reg[6:0]keyboard_val`中，等待进一步处理或显示。 5. **延时逻辑**： `regdelay_en`是一个控制延时启用的信号，当其为1时，延时逻辑有效，这有助于确保按键检测的准确性。 6. **控制流程**：通过`always @(posedge clk or negedge rst)`结构，电路根据时钟上升沿或复位信号更新状态。当复位信号为高电平时，状态机复位到初始状态`NO_KEY_PRESSED`。这篇文章详细描述了如何利用FPGA设计一个4x4矩阵键盘电路，通过列扫描和状态机机制实现按键检测和数据输出。这对于理解FPGA基础应用以及嵌入式系统中的键盘接口设计非常有帮助。

module jz_keys(
input clk,
input rst,
input [3:0] row, // 矩阵键盘行
output reg [3:0] col, // 矩阵键盘列
output reg [6:0] keyboard_val // 键盘值
);
//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
// 状态机部分开始
//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
// 状态编码
parameter NO_KEY_PRESSED = 6'b000_001; // 没有按键按下
parameter SCAN_COL0 = 6'b000_010; // 扫描第0列
parameter SCAN_COL1 = 6'b000_100; // 扫描第1列
parameter SCAN_COL2 = 6'b001_000; // 扫描第2列
parameter SCAN_COL3 = 6'b010_000; // 扫描第3列
parameter KEY_PRESSED = 6'b100_000; // 有按键按下
parameter delay = 6'b111_111; //延时5ms

reg [5:0] current_state, next_state; // 现态、次态
reg key_pressed_flag; // 键盘按下标志
reg [3:0] col_reg, row_reg; // 列值、行值
reg delay_en; //延时5ms后使能端为1,否则为0
reg [10:0]c0;
reg clk0;

always @(posedge clk or negedge rst)
if(!rst)
current_state<=NO_KEY_PRESSED;
else

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lamchiu

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