15 ABC基于状态机的按键消抖原理与状态转移图

1. 基于状态机的按键消抖

1.1 什么是按键？

从按键结构图10-1可知，按键按下时，接点（端子）与导线接通，松开时，由于弹簧的反作用力，接点（端子）与导线断开。

从原理图10-2可知，按键按下时为低电平，未按下为高电平

1.2 为什么要消抖？

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1.3 基于按键消抖的状态转移图

2. 写设计代码，仿真代码并仿真（未使用随机函数的测试）

1. 设计代码

module key_filter(
    clk,
    rstn,
    key,
//    key_p_flag,
//    key_r_flag,
    key_flag,
    key_state
);
    
    input clk;
    input rstn;
    input key;
//   output reg key_p_flag;
//   output reg key_r_flag;
    output reg key_flag;
    output reg key_state;
    
    //边沿检测
    reg [1:0] r_key;
    always@(posedge clk)
        r_key = 1000000 - 1))begin
                state = 1000000 - 1))begin
                state 

2. 仿真代码

`timescale 1ns 服务器托管网/ 1ps

module key_filter_tb();
    
    reg clk;
    reg rstn;
    reg key;
//    wire key_p_flag;
//    wire key_r_flag;
    wire key_flag;
    wire key_state;
    
    key_filter key_filter_inst(
        .clk(clk),
        .rstn(rstn),
        .key(key),
//        .key_p_flag(key_p_flag),
//       .key_r_flag(key_r_flag),
        .key_flag(key_flag),
        .key_state(key_state)
    );
    
    initial clk = 1;
    always #10 clk = ~clk;
    
    initial begin
        rstn = 0;
        key = 1;
        #201;
        rstn = 1;
        #200;
        key = 1;
        #50000000;
        key = 0;
        #30000;
        key = 1;
        #30000;
        key = 0;
        #30000;
        key = 1;
        #30000;
        key = 0;
        #50000000;
        key = 1;
        #30000;
        key = 0;
        #30000;
        key = 1;
         #30000;
        key = 0;
        #30000;
        key = 1;
        #50000000;
        $stop;
    end



endmodule

3. 仿真波形

3. 基于verilog系统函数random的随机测试下的按键抖动（tb编写语法）

通过系统函数random产生一个随机的延迟值，来模拟真实情况下的延迟。

3.1 系统函数random的两个例子：

1. 产生一个[-(b+1): (b-1)]的随机数：$random% b；

2.产生一个[0: b-1]的随机数：{$random}% b；；

修改后的仿真代码：

`timescale 1ns / 1ps

module key_filter_tb();
    
    reg clk;
    reg rstn;
    reg key;
//    wire key_p_flag;
//    wire key_r_flag;
    wire key_flag;
    wire key_state;
    
    key_filter key_filter_inst(
        .clk(clk),
        .rstn(rstn),
        .key(key),
//        .key_p_flag(key_p_flag),
//       .key_r_flag(key_r_flag),
        .key_flag(key_flag),
        .key_state(key_state)
    );
    
    initial clk = 1;
    always #10 clk = ~clk;
    
    reg [19:0] rand;
    initial begin
        rstn = 0;
        key = 1;
        #201;
        rstn = 1;
        #200;
        press_key(1);
        $stop;
    end
    
    task press_key;
        input [2:0] seed;
        begin
            key = 1;
            #20000000; 
            repeat(5) begin
                rand = {$random(seed)} % 9999999; //产生0到9999999ns的延迟
                #rand key = ~key;
            end
            key = 0;
            #40000000;
            repeat(5) begin
                rand = {$random(seed)} % 9999999; //产生0到9999999ns的延迟
                #rand key = ~key;
            end
            key = 1;
            #40000000;
        end
    endtask



endmodule

4. 调试（产生多余38ns的原因）

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