FPGA 按键控制串口发送

按键消抖

消抖时间一般为10ms,我使用的板子是ACX720,晶振为50MHZ,20ns为一周期。

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状态机

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模块设计

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设计文件

`timescale 1ns / 1ps
//
// Company: 
// Engineer: 
// 
// Create Date: 2023/01/11 12:18:36
// Design Name: 
// Module Name: key_filter
// Project Name: 
// Target Devices: 
// Tool Versions: 
// Description: 
// 
// Dependencies: 
// 
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
// 
//

module key_filter(
	 Clk,
     Rst_n,
     Key_in,
     Key_flag, //按键按下标志位
     Key_State //高电平,按键按下
);
    input Clk;
    input Rst_n;
    input Key_in;
    
    output reg Key_flag;
    output reg Key_State;
    
    parameter Filter_Time=500_000; //10ms
    localparam 
    		S1=4'b0001,//按键松开
    		S2=4'b0010,//消抖计数
    		S3=4'b0100,//按键松开
    		S4=4'b1000;//消抖计数

    //捕捉按键上升沿和下降沿
    reg [2:0] Pos_Neg_r;
    wire pos_edge;
    wire neg_edge;
    always@(posedge Clk or negedge Rst_n)begin
        if(!Rst_n)
            Pos_Neg_r<=0;
        else begin
            Pos_Neg_r={Pos_Neg_r[1:0],Key_in};
        end
    end
    assign pos_edge=Pos_Neg_r[2:1]==2'b01;//上升沿  //按键松开
    assign neg_edge=Pos_Neg_r[2:1]==2'b10;//下降沿  //按键按下
    
    //消抖延迟计数器
    reg [18:0] counter_cnt;
    reg En_counter_cnt;//按键消抖计数的条件
    wire end_counter_cnt;
    always@(posedge Clk or negedge Rst_n)begin
        if(!Rst_n)
            counter_cnt<=19'd0;
        else if(En_counter_cnt)begin
            if(end_counter_cnt)
                counter_cnt<=19'd0;
            else
                counter_cnt<=counter_cnt+1'd1;
        end
        else
            counter_cnt<=19'd0;
    end
    assign end_counter_cnt=counter_cnt>=(Filter_Time-1);
    
    reg	[3:0]	cur_state;					//定义现态寄存器
    reg	[3:0]	next_state;					//定义次态寄存器
 
    /*
    -----------------------------------------------------------------------
    状态机第一段:同步时序描述状态转移
    -----------------------------------------------------------------------
    */
    always@(posedge Clk or negedge Rst_n)begin
        if(!Rst_n)
            cur_state <= S1;				//复位初始状态
        else
            cur_state <= next_state;		//次态转移到现态
    end
     
    /*
    -----------------------------------------------------------------------
    状态机第二段:组合逻辑判断状态转移条件,描述状态转移规律以及输出
    -----------------------------------------------------------------------
    */
    always@(*)begin
            case(cur_state)
                S1:begin                    //按键松开状态
                    if(neg_edge)            //按键按下--检测到下降沿
                        next_state=S2;
                    else
                        next_state=cur_state;
                end
                S2:begin
                    if(pos_edge)
                        next_state=S1;
                    else if(end_counter_cnt)
                        next_state=S3;
                    else
                        next_state=cur_state;
                end
                S3:begin                    //按键按下状态
                    if(pos_edge)            //按键松开--检测到上升沿
                        next_state=S4;
                    else
                        next_state=cur_state;
                end
                S4:begin    
                    if(neg_edge)
                        next_state=S3;
                    else if(end_counter_cnt)
                        next_state=S1;
                    else
                        next_state=cur_state;
                end
                default:next_state=cur_state;
            endcase
    end
    
    /*
    -----------------------------------------------------------------------
    状态机第三段:时序逻辑描述输出
    -----------------------------------------------------------------------
    */
    //消抖计数使能
    always@(posedge Clk or negedge Rst_n)begin
        if(!Rst_n)
            En_counter_cnt <= 1'b0;			      //复位、初始状态 
        else
            case(cur_state)					      //根据当前状态进行输出
                S1:	En_counter_cnt <= 1'b0;		  //不计数			
                S2:	En_counter_cnt <= 1'b1;		  //计数
                S3:	En_counter_cnt <= 1'b0;		  //不计数
                S4:	En_counter_cnt <= 1'b1;		  //计数
                default:En_counter_cnt <= 1'b0;   //默认不计数
            endcase
    end
    //按键按下标志位
    always@(posedge Clk or negedge Rst_n)begin
        if(!Rst_n)
            Key_flag <= 1'b0;                    //复位、初始状态 
        //Key_State存在一拍
        else if(cur_state==S2 && end_counter_cnt) 
            Key_flag<=1'd1;
        else 
            Key_flag<=1'd0;
    end
    //输出按键状态
    always@(posedge Clk or negedge Rst_n)begin
        if(!Rst_n)
            Key_State <= 1'b0;                    //复位、初始状态 
        else if(cur_state==S3) 
            Key_State<=1'd1;
        else if(cur_state==S4 && end_counter_cnt)
            Key_State<=1'd0;
        else
            Key_State<=Key_State;
    end

endmodule

仿真验证

`timescale 1ns / 1ps
//
// Company: 
// Engineer: 
// 
// Create Date: 2023/01/06 16:24:27
// Design Name: 
// Module Name: key_filter_tb
// Project Name: 
// Target Devices: 
// Tool Versions: 
// Description: 
// 
// Dependencies: 
// 
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
// 
//


module key_filter_tb();

    reg Clk;
    reg Rst_n;
    reg Key_in;
    wire Key_flag;
    wire Key_State;

    key_filter
    #(
        .Filter_Time(5000)//100us
    )
    key_filter(
        Clk,
        Rst_n,
        Key_in,
        Key_flag, //按键按下标志位
        Key_State //高电平,按键按下
    );
    
    initial Clk=1;
    always #10 Clk=~Clk;
    
    initial begin
        Rst_n=0;
        Key_in=1;
        #201;
        Rst_n=1;
        Key_in=1;#20000;
        Key_in=0;#20000;
        Key_in=1;#10000;
        Key_in=0;#20000;
        Key_in=1;#20000;
        Key_in=0;#600000;
        Key_in=1;#20000;
        Key_in=0;#20000;
        Key_in=1;#10000;
        Key_in=0;#20000;
        Key_in=1;#20000;
        Key_in=0;#20000;
        Key_in=1;#10000;
        Key_in=0;#20000;
        Key_in=1;#20000;
        Key_in=0;#20000;
        Key_in=1;#10000;
        Key_in=1;#600000;
        $stop;
        
    end

endmodule

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串口发送

**注意:**电平信号的传输线中有一个参考电平线(一般是GND),然后信号线上的信号值是由信号线电平和参考电平线的电压差决定。所以我们一定要养成模块之间共地的好习惯。

串口帧

在这里插入图片描述

模块设计

在这里插入图片描述

`timescale 1ns / 1ps
//
// Company: 
// Engineer: 
// 
// Create Date: 2023/01/06 11:30:58
// Design Name: 
// Module Name: UART_Byte_Tx
// Project Name: 
// Target Devices: 
// Tool Versions: 
// Description: 
// 
// Dependencies: 
// 
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
// 
//


module UART_Byte_Tx
    #(
        parameter BaudRate = 115200,//波特率
        parameter ClockRate = 50_000_000//系统时钟
    )
(
	Clk,
    Rst_n,
    Send_En,
    data_byte,
    Tx_Data,
    Tx_Done,
    uart_state
);
    input Clk;
    input Rst_n;
    input Send_En;
    input [7:0] data_byte;
    
    output reg Tx_Data;
    output reg Tx_Done;
    output reg uart_state;
    
    //设置使能
    reg tx_en;
    always@(posedge Clk or negedge Rst_n)begin
        if(!Rst_n)
            tx_en<=0;
        else if(Send_En)
            tx_en<=1'd1;
        else if(Tx_Done)
            tx_en<=1'd0;
        else
            tx_en<=tx_en;
    end
    
    //设置波特率
    localparam Buad_Num = ClockRate/BaudRate;

    //设置计数器
    reg [12:0] buad_cnt;
    wire add_buad_cnt;
    wire end_buad_cnt;
    always@(posedge Clk or negedge Rst_n)begin
        if(!Rst_n)
            buad_cnt<=0;
        else if(add_buad_cnt)begin
            if(end_buad_cnt)
                buad_cnt<=0;
            else 
                buad_cnt<=buad_cnt+1'b1;
        end
        else
            buad_cnt<=0;
    end
    assign add_buad_cnt=tx_en;
    assign end_buad_cnt=buad_cnt>=(Buad_Num-1'd1);
    
    //设置发送bit计数
    reg [3:0] bit_cnt;
    wire add_bit_cnt;
    wire end_bit_cnt;
    always@(posedge Clk or negedge Rst_n)begin
        if(!Rst_n)
            bit_cnt<=0;
        else if(add_bit_cnt)
            bit_cnt<=bit_cnt+1'd1;
        else if(end_bit_cnt)
            bit_cnt<=0;
        else
            bit_cnt<=bit_cnt;
    end
    assign add_bit_cnt=buad_cnt==1;
    assign end_bit_cnt=(bit_cnt==4'd10 && add_bit_cnt) || !tx_en;
    
    //发送数据
    always@(posedge Clk or negedge Rst_n)begin
        if(!Rst_n)
            Tx_Data<=1;
        else begin
            case(bit_cnt)
                4'd1:Tx_Data<=0;
                4'd2:Tx_Data<=data_byte[0];
                4'd3:Tx_Data<=data_byte[1];
                4'd4:Tx_Data<=data_byte[2];
                4'd5:Tx_Data<=data_byte[3];
                4'd6:Tx_Data<=data_byte[4];
                4'd7:Tx_Data<=data_byte[5];
                4'd8:Tx_Data<=data_byte[6];
                4'd9:Tx_Data<=data_byte[7];
                4'd10:Tx_Data<=1;
                default:Tx_Data<=1;
            endcase
        end
    end
    
    //发送结束
    always@(posedge Clk or negedge Rst_n)begin
        if(!Rst_n)
            Tx_Done<=0;
        else if(bit_cnt==4'd10 && add_bit_cnt)
            Tx_Done<=1;
        else
            Tx_Done<=0;
    end
    
    //发送状态(有效数据)
    wire En_uart_state;
    wire Nen_uart_state;
    always@(posedge Clk or negedge Rst_n)begin
        if(!Rst_n)
            uart_state<=0;
        else if(En_uart_state)
            uart_state<=1;
        else if(Nen_uart_state)
            uart_state<=0;
    end
    assign En_uart_state=bit_cnt==4'd1 && add_bit_cnt;
    assign Nen_uart_state=bit_cnt==4'd9 && add_bit_cnt;
    
endmodule

仿真验证

`timescale 1ns / 1ps
//
// Company: 
// Engineer: 
// 
// Create Date: 2023/01/06 11:31:09
// Design Name: 
// Module Name: UART_Byte_Tx_tb
// Project Name: 
// Target Devices: 
// Tool Versions: 
// Description: 
// 
// Dependencies: 
// 
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
// 
//


module UART_Byte_Tx_tb();


    reg Clk;
    reg Rst_n;
    reg Send_En;
    reg [7:0]data_byte;
    
    wire Tx_Data;
    wire Tx_Done;
    wire uart_state;
    
    initial Clk=1;
    always #10 Clk=~Clk;
    
    initial begin
        Rst_n=0;
        Send_En=0;
        data_byte=0;
        #201;
        Rst_n=1;
        data_byte=8'b1001_0110;
        Send_En=1;
        #20;
        Send_En=0;
        #100000;
        data_byte=8'b0111_0110;
        Send_En=1;
        #20;
        Send_En=0;
        #100000;
        $stop;
    end
    
    
    UART_Byte_Tx UART_Byte_Tx(
        .Clk(Clk),
        .Rst_n(Rst_n),
        .Send_En(Send_En),
        .data_byte(data_byte),
        .Tx_Data(Tx_Data),
        .Tx_Done(Tx_Done),
        .uart_state(uart_state)
    );
    
endmodule

在这里插入图片描述

按键控制串口发送

RTL视图

在这里插入图片描述

`timescale 1ns / 1ps
//
// Company: 
// Engineer: 
// 
// Create Date: 2023/01/07 13:43:42
// Design Name: 
// Module Name: Uart_Key_Send_cmd
// Project Name: 
// Target Devices: 
// Tool Versions: 
// Description: 
// 
// Dependencies: 
// 
// Revision:
// Revision 0.01 - File Created
// Additional Comments:
// 
//


module Uart_Key_Send_cmd(
	 Clk,
    Rst_n,
    Key_in,
    uart_tx
);
    input Clk;
    input Rst_n;
    input Key_in;
    output uart_tx;
    
    //按键模块
    wire Key_flag;
    wire Key_State;
    key_filter key_filter(
         Clk,
         Rst_n,
         Key_in,
         Key_flag, //按键按下标志位
         Key_State //高电平,按键按下
    );
    
    //串口发送
    reg [7:0] data_byte;
    wire Tx_Done;
    wire uart_state;
    //assign data_byte=8'b0100_0001; //发送A
    always@(posedge Clk or negedge Rst_n)begin
        if(!Rst_n)  
            data_byte<=8'b0100_0001; //发送A
        else if(Tx_Done)
            data_byte<=data_byte+1'b1;//数据加一
    end
    
    UART_Byte_Tx UART_Byte_Tx(
        .Clk(Clk),
        .Rst_n(Rst_n),
        .Send_En(Key_flag),
        .data_byte(data_byte),
        .Tx_Data(uart_tx),
        .Tx_Done(Tx_Done),
        .uart_state(uart_state)
    );

endmodule

板级验证

在这里插入图片描述

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目 录 摘 要 I Abstract II 引 言 1 1 项目背景与相关技术 3 1.1 背景与发展简介 3 1.2 HTML5技术及其优势 4 1.3 JavaScript开发的优势与劣势 4 1.4 CSS样式表在开发中的用处 5 1.5 本章小结 6 2 系统分析 7 2.1 需求分析 7 2.2 问题分析 7 2.3 流程设计 7 2.3 功能分析 8 2.…

私立医院的革命者:大数据解决方案全面解析

第一部分&#xff1a;背景 在信息化飞速发展的今天&#xff0c;医疗行业正经历着一场深刻的数字化转型。特别是对于私立医院来说&#xff0c;要在这个变革的浪潮中立于不败之地&#xff0c;就必须拥抱新技术&#xff0c;优化服务流程&#xff0c;提高医疗质量。大数据技术&…

基于深度学习的植物类别检测系统(含UI界面、yolov8、Python代码、数据集)

项目介绍 项目中所用到的算法模型和数据集等信息如下&#xff1a; 算法模型&#xff1a;     yolov8 yolov8主要包含以下几种创新&#xff1a;         1. 可以任意更换主干结构&#xff0c;支持几百种网络主干。 数据集&#xff1a;     网上下载的数据集&#x…

【Linux】常见的基本指令(下)

在本篇博客中&#xff0c;继续介绍Linux的常见的基本指令。 一.find指令 find指令是一条搜索指令&#xff0c;在目录结构中搜索文件。 find [目录名] -name [文件名] 在指定的目录下以文件名的搜索方式去搜索文件 二.which指令 which指令是只用来搜索命令在那个路径下…

Ableton Live 12 Suite:音乐创作的全能工作站 mac版

在数字音乐制作的领域中&#xff0c;Ableton Live 11 Suite 无疑是引领潮流的旗舰产品。作为一款综合性的音乐制作和演出软件&#xff0c;它提供了从创作灵感的萌芽到最终作品完成的全方位解决方案。 Ableton Live 12 Suite Mac版软件获取 Ableton Live 11 Suite 凭借其强大的…

登录与注册功能(简单版)(1)登录

目录 1、需求 2、怎样实现 3、步骤 1&#xff09;创建login.html 2&#xff09;创建user数据表 3&#xff09;IDEA连接数据库 4&#xff09;pom.xml中添加MyBatis和MySQL驱动坐标 5&#xff09;创建User实体类 6&#xff09;创建UserMapper.xml映射文件 7&#xff0…

实体好做,还是电商好做?最适合新手的是哪种?

我是电商珠珠 时间过得很快&#xff0c;距离2025年转眼间也就只剩下了9个月&#xff0c;部分人想要充分利用自己的时间去做一些可以赚钱的项目。 现在创业要么做实体店&#xff0c;要么做自媒体&#xff0c;要么就做电商。按照现在的经济发展趋势&#xff0c;开实体店甚至不能…

Tiktok视频播放为何为0?4大原因小白需了解

原因一、养号失败&#xff0c;被判为营销号 注册了tiktok账号以后&#xff0c;是需要一段时间进行养号&#xff0c;培养账号权重的&#xff01;而有些小伙伴未经养号&#xff0c;直接注册上手开始发视频&#xff01;这样很容易导致视频没有播放&#xff01;因为这样连续的一系…

比派电器T6白色系高速吹风机,高品质保证下,追求极致性价比

广东比派电器科技有限公司于2020年成立于东莞市松山湖高新技术企业园区融易大厦&#xff0c;公司聚焦于小家电的研发&#xff0c;生产&#xff0c;销售。专注在小家电的PCBA研发&#xff0c;产品设计&#xff0c;成品生产。提供小家电产品一站式解决方案&#xff0c;致力于成为…

铁威马TOS 6即将登场,全新设计更多功能抢先看!

错过了TOS 6内测的铁粉们注意啦&#xff01; 很高兴与大家宣布 铁威马TOS 6 Beta 将在本月与大家见面 时隔一年多 TOS 6历经严格测试与精细优化 焕然一新的用户界面 由内而外展现全新风采 今天小马就来给大家小剧透 TOS 6新功能抢先看 TOS 6是铁威马迄今为止“最友好最美…

深度强化学习(三)(DQN)

深度强化学习&#xff08;三&#xff09;DQN与Q学习 一.DQN 通过神经网络来近似最优动作价值函数 Q ∗ ( a t , s t ) Q_*(a_t,s_t) Q∗​(at​,st​),在实践中, 近似学习“先知” Q ⋆ Q_{\star} Q⋆​ 最有效的办法是深度 Q \mathrm{Q} Q网络 (deep Q network, 缩写 DQN)…

Java进程CPU高负载排查

Java进程CPU高负载排查步骤_java进程cpu使用率高排查_YouluBank的博客-CSDN博客 【问题定位】使用arthas定位CPU高的问题_arthas cpu高_秋装什么的博客-CSDN博客 CPU飙升可能原因 CPU 上下文切换过多。 对于 CPU 来说&#xff0c;同一时刻下每个 CPU 核心只能运行-个线程&…

深度学习模型部署(六)TensorRT工作流and入门demo

TensorRT工作流程 官方给出的步骤&#xff1a; 总结下来可以分为两大部分&#xff1a; 模型生成&#xff1a;将onnx经过一系列优化&#xff0c;生成tensorrt的engine模型 选择batchsize&#xff0c;选择精度precision&#xff0c;模型转换 模型推理&#xff1a;使用python或…

SpringBoot(容器功能)

文章目录 1.Configuration 添加/注入bean1.注入bean1.编写一个JavaBean&#xff0c;Monster.java2.创建一个config文件夹&#xff08;名字任意&#xff09;&#xff0c;用于存放配置Bean的类&#xff08;相当于配置文件&#xff09;3.BeanConfig.java4.测试使用 MainApp.java2.…

Spring中使用自带@Autowired注解实现策略模式

场景 SpringBoot中策略模式工厂模式业务实例(接口传参-枚举类查询策略映射关系-执行不同策略)规避大量if-else&#xff1a; SpringBoot中策略模式工厂模式业务实例(接口传参-枚举类查询策略映射关系-执行不同策略)规避大量if-else_springboot编写策略工厂-CSDN博客 设计模式…