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Verilog 按键消抖的一些分析和想法
阅读量:789 次
发布时间:2019-03-24

本文共 1025 字,大约阅读时间需要 3 分钟。

按键消抖设计方案分析

在开发硬件系统时,确保按键输入的稳定性至关重要,尤其考虑到量化信号传输过程中可能出现的抖动干扰。在本文中,进行了对Verilog代码中按键消抖设计方案的详细分析,从方案一到方案三,逐步探讨了各自的优缺点与实际应用价值。


方案一:20ms计数器采样法

方案一采用计数器的方式,每20ms采一次按键状态,认为是抖动抑制的手段。一旦发现按键状态稳定,利用前后采样比较的方式,判断是否存在真实的按下情况。这种方案简单易行,适合对抖动的影响不严重的场景。

优点

  • 实现简单,代码逻辑容易理解。
  • 计数器稳定,固定的20ms采样周期,避免时钟频率带来的不确定性。

缺点

  • 当真实按键与抖动同时发生时,如果20ms计数器正好到达,或抖动正好发生在采样点,可能导致误判。

方案二:下降沿检测结合计数器

方案二通过在检测到按键下降沿时立即重置计数器,避免了方案一中计数器到达时的误判问题。这一设计能够更准确地捕捉并保护真实按键信号。

优点

  • 具备抖动时期稳定的检测方式。
  • 在下降沿发生时,立即重置计数器,确保真实按键不会被漏判。

缺点

  • 依然可能存在计数器到达时的误判风险,尤其是在高抖动场合。

方案三:状态机结合计数器

方案三采用状态机设计,进一步增强了系统的鲁棒性。通过IDLE(空闲)、SAMPLING(采样)、DOWN(已按下)三个状态,设立一个严格的逻辑控制流程。一旦检测到下降沿,系统进入采样状态,并持续计数,判定稳定时间是否足够;若检测到上升沿,则返回空闲状态。如果计数满足,系统确认真实按键并改变状态。

优点

  • 状态机详细处理系统内逻辑流程。
  • 综合考虑了下降沿和上升沿的检测,能够准确识别真实按键。
  • 增加了系统的健壮性和鲁棒性,除了一定程度的硬件抖动外,能够在大多数情况下有效运行。

缺点

  • 实现复杂,代码量较多。
  • 开发初期需要更加详细的逻辑分析,甚至需要使用测试芯片进行验证。

综合评价

在各个方案中,方案三的状态机设计被认为最为全面和可靠。它不仅能够检测下降沿以确认按键的真实按压,还通过计数器和状态机的结合,有效排除抖动干扰。尽管其实现复杂一些,但其更有容错能力和更高的稳定性,尤其适用于对系统敏感度较高的应用场景,如人机交互或自动驾驶中的按钮控制。


结论:

对于Verilog按键消抖设计,方案三在抖动抑制、误判防治及系统抗干扰方面表现最为优异。我们建议在有高精度按键检测需求的项目中,优先考虑采用状态机结合计数器的方案三。

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