差别

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--- verilog_debounce [2022/04/26 13:25]
gongyusu [开关防抖项目]
+++ verilog_debounce [2022/04/26 13:47] (当前版本)
gongyusu
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 ##消抖
-[[https://www.fpga4fun.com/Debouncer.html|Debouncer]]\\
+翻译自：[[https://www.fpga4fun.com/Debouncer.html|Debouncer]]\\
-\\
-假设您要将机械开关连接到FPGA。\\
+我们将一个开关连接到FPGA上，连接方式如下图：
-您可能会遇到麻烦。\\
+{{ ::debounce.gif |}}
-\\
+机械开关的问题就是有抖动，每次按一下开关，你会得到下面的信号：
-我们在这里按了十次按钮...
-{{ ::count1.jpg |}}
-###开关防抖项目
-\\
 {{ ::bounce0.gif |}}
+这种信号很少碰到，多数情况是下面的这种：
 {{ ::bounce1.gif |}}
 {{ ::bounce2.gif |}}
 {{ ::bounce3.gif |}}
+我们可以用FPGA的计数器来记录按键的次数，并通过数码管显示出来：
+上电的时候，一起是好的：
+{{ ::count0.jpg |}}
+如果按十次键，得到下面的结果：
+{{ ::count1.jpg |}}
+显然不对。
+那如何解决呢？
+一种方式是添加一个R/C滤波器，再跟一个施密特触发器之后送给FPGA，当然还有更简单的方式，就是在FPGA内部进行消抖动。
+FPGA擅长简单的运算，让我们使用FPGA中的计数器来查看按下或释放按钮的时间。只有当计数器达到最大值时，我们才确定按钮已经改变了状态。
+{{ :debouncerblock.gif |}}
+PB是按钮信号(在本例中为低电平有效)。它可能包含毛刺，并且对任何时钟都是异步的，所以它基本上是不可用的。我们将使PB与时钟(本例中为20MHz)同步，然后创建三个无毛刺、与时钟同步的按钮输出。每个输出都将是高电平有效的，并指示按钮的不同状态(按钮状态，刚刚按下，刚刚释放)。
+<code verilog>
+module PushButton_Debouncer(
+    input clk,
+    input PB,  // "PB" is the glitchy, asynchronous to clk, active low push-button signal
+    // from which we make three outputs, all synchronous to the clock
+    output reg PB_state,  // 1 as long as the push-button is active (down)
+    output PB_down,  // 1 for one clock cycle when the push-button goes down (i.e. just pushed)
+    output PB_up   // 1 for one clock cycle when the push-button goes up (i.e. just released)
+);
+// First use two flip-flops to synchronize the PB signal the "clk" clock domain
+reg PB_sync_0;  always @(posedge clk) PB_sync_0 <= ~PB;  // invert PB to make PB_sync_0 active high
+reg PB_sync_1;  always @(posedge clk) PB_sync_1 <= PB_sync_0;
+// Next declare a 16-bits counter
+reg [15:0] PB_cnt;
+// When the push-button is pushed or released, we increment the counter
+// The counter has to be maxed out before we decide that the push-button state has changed
+wire PB_idle = (PB_state==PB_sync_1);
+wire PB_cnt_max = &PB_cnt;	// true when all bits of PB_cnt are 1's
+always @(posedge clk)
+if(PB_idle)
+    PB_cnt <= 0;  // nothing's going on
+else
+begin
+    PB_cnt <= PB_cnt + 16'd1;  // something's going on, increment the counter
+    if(PB_cnt_max) PB_state <= ~PB_state;  // if the counter is maxed out, PB changed!
+end
+assign PB_down = ~PB_idle & PB_cnt_max & ~PB_state;
+assign PB_up   = ~PB_idle & PB_cnt_max &  PB_state;
+endmodule
-  - [[https://www.fpga4fun.com/Debouncer1.html|问题]]
+</code>
-  - [[https://www.fpga4fun.com/Debouncer2.html|解决方案]]
+我们使用了一个16位计数器。如果使用20MHz的系统时钟，则需要3ms才能达到最大值。从用户的角度来看，3ms是很短暂的，但毛刺已经消失了。根据你的按钮的毛刺程度和你的系统时钟速度，你可能需要调整计数器的宽度。
-\\
-\\
-####链接
-  * [[http://www.ganssle.com/debouncing.pdf|防弹跳指南]]