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标题: 【小梅哥FPGA进阶教程】第一章 FPGA矩阵键盘驱动设计与验证 [打印本页]
作者: 芯航线跑堂    时间: 2017-1-7 21:12
标题: 【小梅哥FPGA进阶教程】第一章 FPGA矩阵键盘驱动设计与验证
本帖最后由 芯航线跑堂 于 2017-1-7 23:34 编辑

FPGA矩阵键盘驱动设计与验证


本文由西安网友张昭贡献，特此感谢
课程简介
本章我们主要是来实现用verilog语言实现矩阵键盘的驱动。提到矩阵键盘，许多读者应该不会陌生，因为学过单片机、ARM的人都应该知道并用C语言做过矩阵键盘的驱动。本章作者将用verilog语言来写一个矩阵键盘(4*4)的驱动，并用LED灯的状态指示按键的状态。课后会留有和本章内容有关的作业，希望所有读者能独立完成作业。接下来就让我们一块走进今天的学习内容“矩阵键盘学习之旅”。
矩阵键盘诞生的背景
相信许多人经常用到矩阵键盘但是却不知道“它”的由来。由于最早的MCU(即单片机)其IO口相对较少，而且用到按键过多的话，就会占用过多的IO。人们为了解决这个问题就引入了“矩阵键盘”。在矩阵键盘中，每条行线和列线在交叉处都不是直接连同，而是通过一个按键直接相连，这样以来一个4*4的矩阵键盘只需要8根控制线就可以完成16个按键的控制。下面就是常见的两类4*4矩阵键盘：

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  图1.芯航线矩阵键盘
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     图2.淘宝
         
   注意：我们的键盘是有上拉电阻的，而淘宝上的这款没有上拉所以不能直接用的。
矩阵键盘工作原理
要说起矩阵键盘是如何工作的？就得从它的硬件原理图来理解它工作机理。啥话不说，直接上图有图有真相。
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   通常我们检测矩阵键盘中某一按键是否被按下，常用的方法是行扫描法。图中一共有8条控制线，4条行控制线(ROW),4条列控制线（COL），而且可以看到8条控制线的初始状态都位高电平。那我们如何去检测某一个按键被按下，并且还能找到其具体的位置？假如我们让COL0=0，然后去逐行的进行扫描每一行，如果ROW0=0出现低电平通过20ms的延迟再次判断该行是否仍然为零，如果仍然为零，那么说明按键0被按下。其它按键的检测类似这种方法。例如：
       如果COL=4’b0100时，当检测到ROW=4’b1011,则说明“A”被按下；可能这块有些读者会说为啥不是“5”被按下？如果有读者提出这个疑惑的话，那就很有必要跟着作者学完这节课，再仔细思考思考。



总体框架图
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端口列表如下：
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