1.硬件特征：
轻触式(回弹式)按键
略
蜂鸣器：
分为蜂鸣器按照结构原理不同可分为压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器。 压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、 阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成； 电磁式蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片及外壳等组成。
其他资料：1
发声原理：压电式蜂鸣器是利用压电效应原理工作的，当对其施加交变电压时它会产生机械振动发声； 电磁式蜂鸣器是接通电源后，振荡器产生的音频信号电流通过电磁线圈，使电磁线圈产生磁场， 振动膜片在电磁线圈和磁铁的相互作用下，周期性地振动发声。
压电式蜂鸣器和电磁式蜂鸣器由于发音原理不同， 产生的声音信号也不一样。 压电式结构简单耐用但音调单一，适用于报警器等设备； 而电磁式由于音质好，所以多用于语音、音乐等设备。 本次实验使用的蜂鸣器为电磁式蜂鸣器。
蜂鸣器按照驱动方式不同又可分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器，其主要区别为蜂鸣器内部是否含有震荡源。一般的有源蜂鸣器内部自带了震荡源，只要通电就会发声。而无源蜂鸣器由于不含内部震荡源，需要外接震荡信号才能发声
2.原理图：
3.端口以及模块结构：
其中，key_debounce是将输入的key信号消抖后输出，这个模块的输出信号是key_filter，key_beep则是简单的控制逻辑，检测到有下降沿则判断为一次按键按下，beep信号翻转，最后是顶层模块将两个模块例化到一块，顶层模块中连接的信号key_filter为wire型，这样的结构清晰且富有条例，而我自己写的模块的结构应该如下面这个一样的
关键模块：
消抖处理模块：电平跳变就进行计数，计数时间超过20ms说明此信号已经平稳，抖动信号已经过滤掉，将key信号直接赋值给key_filter即可。（我写的较为麻烦）
边沿检测模块：key信号是异步信号，所以要有个同步打拍子过程，然后进行边沿检测，
buf_res ！= buffer2 ，就说明有边沿出现。
4.代码技巧：
人家的代码和我的代码对比：
module top_key_beep(
input sys_clk , //系统时钟
input sys_rst_n , //系统复位，低电平有效
input key , //按键
output beep //蜂鸣器
);
//parameter define
parameter CNT_MAX = 20'd100_0000; //消抖时间20ms
//wire define
wire key_filter ; //按键消抖后的值
//*****************************************************
//** main code
//*****************************************************
//例化按键消抖模块
key_debounce #(
.CNT_MAX (CNT_MAX)
)u_key_debounce(
.sys_clk (sys_clk),
.sys_rst_n (sys_rst_n),
.key (key),
.key_filter (key_filter)
);
//例化按键控制蜂鸣器模块
key_beep u_key_beep(
.sys_clk (sys_clk),
.sys_rst_n (sys_rst_n),
.key_filter (key_filter),
.beep (beep)
);
endmodule
/
按键消抖模块
module key_debounce(
input sys_clk ,
input sys_rst_n ,
input key , //外部输入的按键值
output reg key_filter //按键消抖后的值
);
//parameter define
parameter CNT_MAX = 20'd100_0000; //消抖时间20ms
//reg define
reg [19:0] cnt ;
reg key_d0; //将按键信号延迟一个时钟周期
reg key_d1; //将按键信号延迟两个时钟周期
//*****************************************************
//** main code
//*****************************************************
//对按键端口的数据延迟两个时钟周期
always @ (posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) begin
if(!sys_rst_n) begin
key_d0 <= 1'b1;
key_d1 <= 1'b1;
end
else begin
key_d0 <= key;
key_d1 <= key_d0;
end
end
//按键值消抖
always @ (posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) begin
if(!sys_rst_n)
cnt <= 20'd0;
else begin
if(key_d1 != key_d0) //检测到按键状态发生变化
cnt <= CNT_MAX; //则将计数器置为20'd100_0000，
//即延时100_0000 * 20ns(1s/50MHz) = 20ms
else begin //如果当前按键值和前一个按键值一样，即按键没有发生变化
if(cnt > 20'd0) //则计数器递减到0
cnt <= cnt - 1'b1;
else
cnt <= 20'd0;
end
end
end
//将消抖后的最终的按键值送出去
always @ (posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) begin
if(!sys_rst_n)
key_filter <= 1'b1;
//在计数器递减到1时送出按键值
else if(cnt == 20'd1)
key_filter <= key_d1;
else
key_filter <= key_filter;
end
endmodule
按键控制逻辑
module key_beep(
input sys_clk,
input sys_rst_n,
input key_filter, //消抖后按键值
output reg beep //蜂鸣器
);
//reg define
reg key_filter_d0; //将消抖后的按键值延迟一个时钟周期
//wire define
wire neg_key_filter; //按键有效脉信号
//*****************************************************
//** main code
//*****************************************************
//捕获按键端口的下降沿，得到一个时钟周期的脉冲信号
assign neg_key_filter = (~key_filter) & key_filter_d0;
//对按键端口的数据延迟一个时钟周期
always @ (posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) begin
if(!sys_rst_n)
key_filter_d0 <= 1'b1;
else
key_filter_d0 <= key_filter;
end
//每次按键按下时，就翻转蜂鸣器的状态
always @ (posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) begin
if(!sys_rst_n)
beep <= 1'b1;
else if(neg_key_filter) //有效的一次按键被按下
beep <= ~beep;
else
beep <= beep;
end
endmodule我的代码：
module key_beep(
input sys_clk,
input sys_rst_n,
input key,
output reg beep
);
wire key_filter;
reg buffer2, beep_flag;
//例化按键消抖模块
key_filter
key_filter_1(
.key(key),
.sys_clk(sys_clk),
.sys_rst_n(sys_rst_n),
.key_filter(key_filter)
);
//边沿检测电路
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) begin
if(!sys_rst_n)
buffer2 <= 1'b0;
else
buffer2 <= key_filter;
end
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)begin
if(!sys_rst_n)
beep_flag <= 1'b0;
else if((key_filter == 1'b1)&&(buffer2 == 1'b0))
beep_flag <= 1'b1; //一个脉冲的按键标志信号
else
beep_flag <= 1'b0;
end
always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) begin
if(!sys_rst_n)
beep <= 1'b0;
else if(beep_flag == 1'b1) //检测到一次按键
beep <= ~beep;
else
beep <= beep; //保持
end
endmodule
按键消抖
module key_filter (
input key,
input sys_clk,
input sys_rst_n,
output reg key_filter
);
parameter CNT_MAX = 20'd1_000_000; //20ms
reg [19:0] cnt;
reg buffer1,buf_res;
reg pose_flag,nege_flag;
//ĺćĽććĺ?
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)begin
if(!sys_rst_n)
buffer1 <= 1'b0;
else
buffer1 <= key;
end
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)begin
if(!sys_rst_n)
buf_res <= 1'b0;
else
buf_res <= buffer1;
end
//ä¸čžšć˛żćŁćľçľčˇ?
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)begin
if(!sys_rst_n)begin
pose_flag <= 1'b0;
nege_flag <= 1'b0;
end
else if((buf_res == 1'b1)&&(buffer1 == 1'b0))begin
pose_flag <= 1'b0;
nege_flag <= 1'b1;
end
else if((buf_res == 1'b0)&&(buffer1 == 1'b1))begin
pose_flag <= 1'b1;
nege_flag <= 1'b0;
end
else
begin
pose_flag <= pose_flag;
nege_flag <= nege_flag;
end
end
//ćŁ?ćľĺ°čžšć˛żĺ°ąĺźĺ§čŽĄć?
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)begin
if(!sys_rst_n)
cnt <= 10'd0;
//ćŁ?ćľĺ°čžšć˛żďźĺźĺ§ć¸éśčŽĄć?
else if(((buf_res == 1'b1)&&(buffer1 == 1'b0))||((buf_res == 1'b0)&&(buffer1 == 1'b1)))
cnt <= 10'd0;
//else if((pose_flag == 1'b1)||(nege_flag == 1'b1)) //ĺŞćć螚沿觌ĺďźĺ°ąĺźĺ§čŽĄć°ďźčŽĄć°čśčż20msďźćĺłçćŻä¸ćŹĄćé?
else if(cnt == CNT_MAX - 1'b1)
cnt <= 10'd0;
else
cnt <= cnt + 1'd1;
end
//ĺ¤ć莥ć°ćśé´ćŻĺŚč˝čžžĺ?20ms
always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)begin
if(!sys_rst_n)
key_filter <= 1'b0;
else if((cnt == CNT_MAX - 1'b1)&&(nege_flag == 1'b1)) //莥ć°čžžĺ°1000ďźĺł20ms
key_filter <= 1'b1; //ćä¸ćŹĄćéŽćä¸äş
else if((cnt == CNT_MAX - 1'b1)&&(pose_flag == 1'b1))
key_filter <= 1'b0;//ćéŽĺˇ˛çťćžĺźäş?
else
key_filter <= key_filter;
end
endmodule5.仿真与验证：
功能验证正确，但是我引入了较多的中间变量，而且输出的key_filter是与key信号消抖后的信号相反的，不过功能都验证正确了，也说明实现功能的方法可以有很多。
6.总结与易错点：
（1）几个重要且常用的模块：
按键消抖模块，边沿检测模块，同步打拍子操作(解决亚稳态问题)
（2）加强对于自锁与非自锁概念的理解：
自锁：一直输出有效电平。
非自锁：仅输出一个周期的有效电平，需要自己对有效电平进行采集和保持。
（3）这次写testbench代码时遇到了一个从没遇到的问题：
参数重定义，我的CNT_MAX是在key_filter模块定义的，然后key_beep例化了此模块，然后我在这个key_beep模块加入parameter语句or采用参数传递的模式（#(.CNT_MAX(CNT_MAX))）都不行，编译不报错，但是仿真的时候，也就是例化key_beep模块的时候，一直给我提示了CNT_MAX 不能被overwrite这个错误，但是正点原子的代码也参数重定义了，他的没有错误，我暂时还不知道问题出在哪，待定，等那天知道答案了来补充吧。贴一个将参数传递的文字：
verilog中参数传递与参数定义
待补充.....
（4）$stop(n) 和 $finish(n)的区别：可以参考一下
Verilog中$finish、$stop的使用与区别文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-846265.html
over文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-846265.html
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