【正点原子FPGA连载】第九章 按键控制LED实验 -摘自【正点原子】领航者ZYNQ之FPGA开发指南_V2.0

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第九章 按键控制LED实验

按键是常用的一种控制器件。生活中我们可以见到各种形式的按键，由于其结构简单，成本低廉等特点，在家电、数码产品、玩具等方面有广泛的应用。本章我们将介绍如何使用按键来控制LED闪烁的方式。 本章包括以下几个部分： 9.1 按键简介 9.2 实验任务 9.3 硬件设计 9.4 程序设计 9.5 下载验证   9.1 按键简介 按键开关是一种电子开关，属于电子元器件类。我们的开发板上有两种按键开关：第一种是本实验所使用的轻触式按键开关（如图 7.5.13.1），简称轻触开关。使用时以向开关的操作方向施加压力使内部电路闭合接通，当撤销压力时开关断开，其内部结构是靠金属弹片受力后发生形变来实现通断的；第二种是自锁按键（如图 7.5.13.2），自锁按键第一次按下后保持接通，即自锁，第二次按下后，开关断开，同时开关按钮弹出来，开发板上的电源键就是这种开关。

图 7.5.13.1 轻触式按键

图 7.5.13.2 自锁式按键 9.2 实验任务 本节实验任务是使用底板上的PL_KEY0和PL_KEY1按键来控制底板上的PL_LED0和PL_LED1两个LED的闪烁方式。没有按键按下时，两个LED保持常亮；如果按键0按下，则两个LED交替闪烁；如果按键1按下，则两个LED同时闪烁。 9.3 硬件设计 底板上按键的原理图如下图所示：

图 7.5.13.1 按键电路原理图 在图 7.5.13.1中，PL_KEY0和PL_KEY1连接到ZYNQ的PL端，PS_KEY0和PS_KEY1连接到ZYNQ的PS端。在《领航者ZYNQ之FPGA开发指南》中，我们只使用PL端的外设。 PL端的按键没有按下时，对应的IO端口为高电平；当按键按下时，对应的IO端口变为低电平。 本实验的管脚分配如下表所示： 表 9.3.1 按键控制LED实验管脚分配 信号名 方向 管脚 端口说明 电平标准 sys_clk input U18 系统时钟，50M LVCMOS33 sys_rst_n input N16 PL复位按键，低有效 LVCMOS33

key[0]	input	L14	PL按键0	LVCMOS33
key[1]	input	K16	PL按键1	LVCMOS33
led[0]	output	H15	PL LED 0	LVCMOS33
led[1]	output	L15	PL LED 0	LVCMOS33

对应的XDC约束语句如下所示： set_property -dict {PACKAGE_PIN U18 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports sys_clk] set_property -dict {PACKAGE_PIN N16 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports sys_rst_n] set_property -dict {PACKAGE_PIN L14 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports key[0]] set_property -dict {PACKAGE_PIN K16 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports key[1]] set_property -dict {PACKAGE_PIN H15 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports {led[0]}] set_property -dict {PACKAGE_PIN L15 IOSTANDARD LVCMOS33} [get_ports {led[1]}] 9.4 程序设计 按键控制LED系统框图如下图所示：

图 7.5.13.1 按键控制LED系统框图 在图 7.5.13.1中，计数器对50MHz时钟进行计数，从而达到计时的目的。计数器在每次计时到0.5秒的时候，就改变LED的显示状态，然后清零并重新开始计数。 然后根据两个按键（KEY0和KEY1）的状态，在不同的LED状态下，分别设置LED的显示模式（是同时闪烁，或者交替闪烁）。

顶层模块代码如下：

1   module key_led(
2       input               sys_clk ,
3       input               sys_rst_n ,
4   
5       input        [1:0]  key ,
6       output  reg  [1:0]  led
7   );
8   
9   //reg define
10  reg [24:0] cnt;
11  reg        led_ctrl;
12  
13  //*****************************************************
14  //**                    main code
15  //*****************************************************
16  
17  //计数器
18  always @ (posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) begin
19      if(!sys_rst_n)
20          cnt