我是先把计数器拆分：加法和减法计数器。
先做加法计数器，再把加法计数器拆成按键控制和led控制部分，在本子上写下他们的大致原理再，写下他们的输入输出端口模块，最终按照模块端口和工作原理及各小功能模块，照图施工就行。
总体——拆分——各模块（仿真验证）（对于一个模块先写模块的端口，和它的工作原理，大概由那几个部分构成，及各部分的联系）
一 设计定义
第一部分设计功能：实现按键的按下是真正的按下，滤除掉机械抖动。（原因是按键动作会有一段稳定的状态，而机械抖动会给出错误的电平信号且不稳定）
第二部分设计原理：按键按下可以分为，下降沿和上升沿。而完整的按键按下与释放，由四个状态组成，分别是空闲状态，按下滤波状态（下降沿），按下稳定状态（低电平），按键释放滤波状态（上升沿）。状态如下图：
通过上面对按键按下与释放的过程，分析设计方法可以为状态机，各个状态转移的关系。如下图：状态触发条件----从抖动到稳定需要10ms的延时，才能进入下一个状态。
总结：按键按下与释放，首先得把按键分为下降沿和上升沿，下降沿与上升沿都得维持20ms/10ms, 才能看作真正的按下与释放。否则为抖动。
二 设计输入
整体模块框图及设计代码：
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module key_filter ( clk, rst_n, key_in, pin_out ); input clk; input rst_n; input key_in; // output pin_out; //the output of key,when the key_in==1(means press) //the output of key,when the key_in==0(means release) //此处省略下面的边沿检测和状态机部分 endmodule |
按键消抖设计，分为两部分，一是按键边沿检测模块（下降沿和上升沿），二是状态机模块实现整个按下与释放过程。
第一部分边沿检测：边沿检测就是检测按键的下降沿和上升沿，而实现按键的按下与释放的原理：使用两级D触发器，记忆按键当前状态的电平值和上一个状态的电平值，通过比较这两个状态的电平，就能判断下降沿和上升沿。电路结构图如下图：
第二部分边沿检测代码：
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reg H2L_F1; //first reg(store the value of key from 1 to 0,press) reg H2L_F2; reg L2H_F1; //first reg(store the value of key from 0 to 1,press) reg L2H_F2; //the clasic edge detection(边沿检测) //注意小梅哥的边缘检测，优良的不同 //他只用了两个寄存器，并且定义了按键的上升沿和下降沿（assign） //
always@(posedge clk or negedge rst_n) if(!rst_n) begin H2L_F1<=1'b1; H2L_F2<=1'b1; L2H_F1<=1'b0; L2H_F2<=1'b0; end else begin H2L_F1<=key_in; H2L_F2<=H2L_F1; L2H_F1<=key_in; L2H_F2<=L2H_F1; end |
第二部分按键按下与释放状态：
设计原理：照图施工，是按键按下与释放，就如设计定义的状态原理图和状态转移图所示。分为四个状态，未按下的空闲状态，按下的滤波状态，按下稳定状态，释放滤波状态。触发条件，分别是，下降沿到来，满足10ms的延迟，上升沿到来，满足10ms的延迟。思路如下面代码所示。
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//be careful the binary(二进制) localparam IDEL = 4'b0001, //the idel state FILTER0 = 4'b0010, //first filter(key from 1 to 0) DOWN = 4'b0100, //when the key_in==0 FILTER1 = 4'b1000; //second filter(key from 0 to 1) parameter T10MS = 20'd500_000-1; reg [19:0]delay_cnt; reg [3:0]state; reg pin_out; //他把计数器的10MS单独写在一个模块 //小梅哥滤波的原理：按键的下降沿与上升沿的间隔时间大于10MS //还有按键的输出信号，即表示按键按下或释放的信号，只有保持一个时钟周期 always@(posedge clk or negedge rst_n) if(!rst_n)begin state<=IDEL; delay_cnt<=20'd0; pin_out<=1'b0; end else begin case(state) IDEL:begin if(!H2L_F1 & H2L_F2) state<=FILTER0; else state<=IDEL; end FILTER0:begin if(key_in==1'b0)begin if((delay_cnt==T10MS) )begin state<=DOWN; pin_out<=1'b1; delay_cnt<=20'd0; end else delay_cnt<=delay_cnt+1'b1; end else state<=IDEL; end DOWN:begin if(L2H_F1 & !L2H_F2) state<=FILTER1; else state<=DOWN; end FILTER1:begin if(key_in==1'b1)begin if((delay_cnt==T10MS) )begin state<=IDEL; pin_out<=1'b0; delay_cnt<=20'd0; end else delay_cnt<=delay_cnt+1'b1; end else state<=DOWN; end
default:state<=IDEL; endcase
end |
三 仿真验证
我对仿真的理解就是，给一个系统，加激励，然后观察输出的波形。作用有两个：一是验证设计是否实现功能。二是定位问题。
仿真模型：我的理解就是在tb文件里产生时钟与复位信号，在仿真模型文件里产生（除时钟和复位信号的）其他激励如按键信号key,最终在tb文件调用仿真文件key_model即可。（类似与顶层模块与各个功能模块之间的调用）
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第一步部分 Task函数调用与随机函数的用法：
抖动是人为的设计了一些固定值抖动，不具有随机性且编写出来的文件太长， 这里可以采用随机数发生函数来产生抖动
Task函数格式：
task press_key;
begin
//中间部分为仿真具体实现功能，自己设计
end
endtask
//在仿真主程序中，直接调用Task函数名press_key;
A:下面表格为仿真模型（key_model）的代码：
注，这是单独的一个设计模块，类似于功能模块（部分）。
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//Task函数与随机函数 reg [15:0]myrand; |
B:下面表格为仿真顶层（key_ filter_tb）的代码：
注：这个仿真设计相当于顶层，可以直接调用仿真模型。
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//仿真主程序调用Task函数 initial begin key_in = 1'b1; |
C: 收获有三：
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A写好一个部分的程序，其他的在此基础上复制修改（如把按键按下的写好，写按键释放时，复制一段只需要把按键的值改成（0-1即可）） |
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B 模拟真实仿真时，若时间较长可以把时钟信号删除掉，再 进行仿真（缩小仿真时间）
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C对于信号输入的值很多情况，最好调用一个随机函数$random。。且把仿真程序分成几个部分，在一个主要的仿真顶层程序直接调用。比如再key_filter_tb 仿真程序中调用key_model程序（类似于模块划分，设置顶层程序与子程序。） |
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D学习语法可以看IEEE—2005语法标准 |
从仿真波形看出，能够实现把小于十毫秒的抖动滤除，实现按键消抖。
我学到了，边沿检测，仿真模型，随机函数等等。至此，一个按键消抖模块完成勒，很开心。