跳转到主要内容

【ZYNQ Ultrascale+ MPSOC FPGA教程】第九章Vivado下按键实验

<font color="#FF8000">作者：ALINX</font>
<span id="profileBt"><a href="https://zhuanlan.zhihu.com/p/340523751"&gt;* 本原创教程由芯驿电子科技（上海）有限公司（ALINX）创作，版权归本公司所有，如需转载，需授权并注明出处。</a></span>

<strong>适用于板卡型号：</strong>
AXU2CGA/AXU2CGB/AXU3EG/AXU4EV-E/AXU4EV-P/AXU5EV-E/AXU5EV-P /AXU9EG/AXU15EG

<strong>实验Vivado工程为“key_test”。</strong>

按键是FPGA设计当中最常用也是最简单的外设，本章通过按键检测实验，检测开发板的按键功能是否正常，并了解硬件描述语言和FPGA的具体关系，学习Vivado RTL ANALYSIS的使用。

<strong>1.按键硬件电路</strong>
<center><img src="http://xilinx.eetrend.com/files/2021-01/wen_zhang_/100060326-118047-1.j…; alt=""></center>

开发板按键部分电路

从图中可以看到，电路的按键松开时是高电平，按下时是低电平。
<center><img src="http://xilinx.eetrend.com/files/2021-01/wen_zhang_/100060326-118048-2.j…; alt=""></center>
<p align="center"><strong>开发板LED部分电路</strong></p>

而LED部分，高电平灭，低电平亮

<strong>2. 程序设计</strong>
这个程序没有设计的很复杂，通过简单的硬件描述语言看透硬件描述语言和FPGA硬件的联系。首先我们将按键输入经过一个非门后再经过2组D触发器。经过D触发器的信号，会在D触发器时钟输入的上升沿锁存然后再送到输出。
<center><img src="http://xilinx.eetrend.com/files/2021-01/wen_zhang_/100060326-118049-3.j…; alt=""></center>

在进行硬件描述语言编码之前，我们已经把硬件构建完成，这是一个正常的开发流程。有了硬件设计思路无论是通过画图还是通过Verilog HDL、VHDL都能完成设计，根据设计的复杂程序和对某种语言的熟悉程序来选择工具。

<strong>3. 创建Vivado工程</strong>
3.1 首先建立按键的测试工程，添加verilog测试代码，完成编译分配管脚等流程。
<center><img src="http://xilinx.eetrend.com/files/2021-01/wen_zhang_/100060326-118050-4.j…; alt=""></center>

`timescale1ns/1ps
module key_test
(
input clk,//system clock 25Mhz on board
input[3:0] key,//input four key signal,when the keydown,the value is 0
output[3:0] led //LED display ,when the siganl low,LED lighten
);

reg[3:0] led_r;//define the first stage register , generate four D Flip-flop
reg[3:0] led_r1;//define the second stage register ,generate four D Flip-flop
always@(posedge clk)
begin
led_r &lt;= key;//first stage latched data
end

always@(posedge clk)
begin
led_r1 &lt;= led_r;//second stage latched data
end

assign led = led_r1;

endmodule&lt;

3.2 我们可以使用RTL ANALYSIS工具查看设计
<center><img src="http://xilinx.eetrend.com/files/2021-01/wen_zhang_/100060326-118051-5.j…; alt=""></center>

3.3 分析RTL图，可以看出两级D触发器，和预期设计一致。
<center><img src="http://xilinx.eetrend.com/files/2021-01/wen_zhang_/100060326-118052-6.j…; alt=""></center>

<strong>4. 板上验证</strong>
Bit文件下载到开发板以后，开发板上的"PL LED"处于亮状态，按键“PL KEY1”按下“PL LED1”灭。