- 基于FPGA的鍵盤掃描模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2 基于FPGA的實(shí)現(xiàn)方法

　　2.1 實(shí)現(xiàn)方法分析

　　根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際需要，擬實(shí)現(xiàn)的鍵盤掃描模塊應(yīng)具有如下特點(diǎn)：

　　該模塊實(shí)時(shí)地將掃描所得的鍵值信息寫入存儲(chǔ)器指定地址，鍵值信息包括同一按鍵的重復(fù)次數(shù)和鍵值，系統(tǒng)軟件定時(shí)從該地址讀取鍵值信息以執(zhí)行相應(yīng)的操作。

　　鍵盤去抖動(dòng)的方法是多次掃描法，當(dāng)連續(xù)幾次掃描到同一鍵值時(shí)就認(rèn)為此鍵被按下，這樣就完成了去抖動(dòng)操作。

　　由于該項(xiàng)目不需要ASCⅡ字符編碼按鍵，故將按鍵值設(shè)計(jì)為1~20直接送出。

　　為了能表示長(zhǎng)時(shí)間按鍵的操作，當(dāng)確定某一按鍵按下時(shí)，以后每隔一定時(shí)間才掃描一次，若獲得同一鍵值，則將按鍵重復(fù)次數(shù)加一，同時(shí)將重復(fù)次數(shù)和鍵值組合成鍵值信息送出；延遲一定時(shí)間后再次掃描。

　　2.2 FPGA具體實(shí)現(xiàn)

　　該設(shè)計(jì)采用4個(gè)模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)鍵盤掃描功能，分別為即時(shí)掃描模塊、掃描控制模塊、掃描脈沖模塊和鍵值傳送模塊，如圖3所示。

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　　2.2.1 即時(shí)掃描模塊

　　該模塊完成鍵盤即時(shí)掃描功能，當(dāng)檢測(cè)到SCAN信號(hào)有一個(gè)窄脈沖到來(lái)時(shí)，模塊內(nèi)部將產(chǎn)生一組相應(yīng)的KB_OUT信號(hào)輸出到鍵盤矩陣，然后對(duì)KB_IN輸入信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，以判斷有無(wú)鍵被按下及哪個(gè)鍵被按下，并送出相應(yīng)的即時(shí)鍵值VALUE。

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　　2.2.2 掃描控制模塊

　　該模塊的功能是控制是否允許進(jìn)行掃描及完成鍵盤去抖動(dòng)等。在無(wú)鍵按下時(shí)．CTRL置高電平允許掃描；當(dāng)連續(xù)幾次掃描到同一個(gè)按鍵時(shí)，則認(rèn)為此鍵被按下(已經(jīng)完成去抖動(dòng)操作)。然后CTRL置低電平，禁止掃描并同時(shí)開始延時(shí)，當(dāng)CNT達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，重新進(jìn)行掃描并再次延時(shí)，同時(shí)將按鍵重復(fù)次數(shù)和鍵值VALUE組合成KEYVALUES并輸出。以此類推，直到無(wú)鍵按下或檢測(cè)到其他的鍵值。

　　2.2.3 掃描脈沖模塊

　　該模塊的主要功能為產(chǎn)生掃描指示窄脈沖和掃描延時(shí)計(jì)數(shù)。當(dāng)CTRL為高電平時(shí)，在每個(gè)CLK為50Hz的上升沿送出一個(gè)SCAN窄脈沖；當(dāng)CTRL為低電平時(shí)，延時(shí)計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，達(dá)到某一特定值時(shí)才送出一次掃描脈沖信號(hào)SCAN。

　　2.2.4 鍵值傳送模塊

　　該模塊負(fù)責(zé)把鍵值信息寫入存儲(chǔ)器，供應(yīng)用軟件定時(shí)查詢。當(dāng)輸入端KE

　　3 結(jié)束語(yǔ)

　　此模塊用VHDL硬件描述語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)功能、時(shí)序仿真后利用QUARTUS Ⅱ軟件進(jìn)行編譯并下載到Altera的CYCLONE 1C20開發(fā)板上。經(jīng)過(guò)對(duì)鍵盤的實(shí)際操作檢驗(yàn)，證明此模塊可以正常實(shí)現(xiàn)鍵盤掃描和去抖動(dòng)等功能，能正確地識(shí)別每一個(gè)按鍵的動(dòng)作。同時(shí)，若對(duì)該模塊稍加修改同樣可以移植到其他的系統(tǒng)中，這樣可以大大減輕CPU的運(yùn)行負(fù)荷，這對(duì)大多數(shù)對(duì)系統(tǒng)資源比較敏感的嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。