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Vivado下按键实验

Vivado下按键实验#

实验Vivado工程为“key_test”。

按键是FPGA设计当中最常用也是最简单的外设，本章通过按键检测实验，检测开发板的按键功能是否正常，并了解硬件描述语言和FPGA的具体关系，学习Vivado RTL ANALYSIS的使用。

按键硬件电路#

../_images/image137.png

AX7Z035/AX7Z100开发板按键部分电路

从图中可以看到，电路的按键松开时是高电平，按下时是低电平。

../_images/image226.png

AX7Z035/AX7Z100开发板LED部分电路

而LED部分，高电平亮，低电平灭

程序设计#

这个程序没有设计的很复杂，通过简单的硬件描述语言看透硬件描述语言和FPGA硬件的联系。首先我们将按键输入经过一个非门后再经过2组D触发器。经过D触发器的信号，会在D触发器时钟输入的上升沿锁存然后再送到输出。

../_images/image325.png

在进行硬件描述语言编码之前，我们已经把硬件构建完成，这是一个正常的开发流程。有了硬件设计思路无论是通过画图还是通过Verilog HDL、VHDL都能完成设计，根据设计的复杂程序和对某种语言的熟悉程序来选择工具。

创建Vivado工程#

  1. 首先建立按键的测试工程，添加verilog测试代码，完成编译分配管脚等流程。

../_images/image417.png 
`timescale 1ns / 1ps
module key_test
(
       input                             sys_clk_p,            //system clock 200Mhz postive pin
    input                                sys_clk_n,            //system clock 200Mhz negetive pin
       input [3:0]           key,       //input four key signal,when the keydown,the value is 0
       output[3:0]           led        //LED display ,when the siganl low,LED lighten
);

reg[3:0] led_r;           //define the first stage register , generate four D Flip-flop
reg[3:0] led_r1;          //define the second stage register ,generate four D Flip-flop

wire clk ;

IBUFDS #(
   .DIFF_TERM("FALSE"),       // Differential Termination
   .IBUF_LOW_PWR("TRUE"),     // Low power="TRUE", Highest performance="FALSE"
   .IOSTANDARD("DEFAULT")     // Specify the input I/O standard
) IBUFDS_inst (
   .O(clk),  // Buffer output
   .I(sys_clk_p),  // Diff_p buffer input (connect directly to top-level port)
   .IB(sys_clk_n) // Diff_n buffer input (connect directly to top-level port)
);

always@(posedge clk)
begin
       led_r <=  ~key;        //first stage latched data
end

always@(posedge clk)
begin
       led_r1 <= led_r;      //second stage latched data
end

assign led = led_r1;

endmodule

  1. 我们可以使用RTL ANALYSIS工具查看设计

../_images/image516.png

  1. 分析RTL图，可以看出第一级D触发器经过取反后输入，第二级直接输入，和预期设计一致。

../_images/image615.png

板上验证#

Bit文件下载到开发板以后，开发板上的” LED1”、” LED2”、” LED3”、” LED4”都处于灭状态，按键“KEY1”按下“LED1”亮，按键“KEY2”按下“LED2” 亮，按键“KEY3”按下“LED3” 亮, 按键“KEY4”按下“LED4” 亮。

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