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 和 PL_KEY1 按键来控制底板上的 PL_LED0 和 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 和 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 的 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。