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Xilinx FPGA入門連載21：按鍵消抖與LED開關實例 特權同學，版權所有 配套例程和更多資料下載鏈接： http://pan.baidu.com/s/1jGjAhEm 
鍵盤分編碼鍵盤和非編碼鍵盤。鍵盤上閉合鍵的識別由專用的硬件編碼器實現，并產生鍵編碼號或鍵值的稱為編碼鍵盤，如計算機鍵盤。而靠軟件編程來識別的稱為非編碼鍵盤。 在一般嵌入式應用中，用的最多的是非編碼鍵盤，也有用到編碼鍵盤的。非編碼鍵盤又分為獨立鍵盤和行列式（又稱為矩陣式）鍵盤。所謂獨立式鍵盤，即嵌入式CPU（或稱MCU）的一個GPIO口對應一個按鍵輸入，這個輸入值的高低狀態就是鍵值。矩陣鍵盤用于采集鍵值的GPIO是復用的，一般分為行和列采集，例如4*4矩陣鍵盤就只需要行列各4個按鍵就可以了，矩陣鍵盤的控制較獨立鍵盤要復雜得多，本實驗未涉及，所以對其原理不做詳細介紹。 獨立按鍵一般有2組管腳，雖然市面上我們常常看到有4個管腳的按鍵，但它們一般是兩兩導通的，這2組管腳在按鍵未被按下時是斷開的，在按鍵被按下時則是導通的。基于此原理，我們一般會把按鍵的一個管腳接地，另一個管腳上拉到VCC，并且也連接到GPIO。這樣，在按鍵未被按下時，GPIO的連接狀態為上拉到VCC，則鍵值為1；按鍵被按下時，GPIO雖然還是上拉到VCC，但同時被導通的另一個管腳拉到地了，所以它的鍵值實際上是0。 在本實驗中，我們有5個獨立按鍵。如圖所示，5個獨立按鍵一端接地，另一端在上拉的同時連接到FPGA的I/O口。當I/O口的電平為高（1）時，說明按鍵沒有被按下，當I/O口的電平為低（0）時，說明按鍵被按下了。
有人可能會說，按鍵值的采集判斷有什么難的，我讀連接按鍵的GPIO為1則未被按下，為0則被按下。話雖這么說，可實際情況可比這要復雜得多。如圖所示，按鍵在閉合和斷開時，觸點會存在抖動現象，這個抖動不僅和按鍵本身的機械結構有關，也和按鍵者的動作快慢輕重有關。因此，在按鍵按下或者釋放的時候都會出現一個不穩定的抖動時間，如果不處理好這個抖動時間，我們就無法正確采集到正確有效的按鍵值，所以我們的設計中必須有效消除按鍵抖動。如何進行有效的消抖，是本實驗的重點。
在我們的按鍵采集中，為了有效的濾除按鍵抖動，我們使用了一個大約40ms的計數器，在按鍵值沒有變化的時候，這個計數器總是不停的計數，并且計數到40ms最大值時進行一次當前按鍵值采樣（作為最終鍵值鎖存下來）。另外，我們專門設置2個寄存器對當前的按鍵輸入值進行多拍鎖存（并不作為最終的鍵值），并且利用這兩個寄存器前后值的變化來判斷當前鍵值是否有跳變（如從1變成0，或從0變成1）。若有鍵值的跳變，則40ms計數器就會清0，相當于重新開始計數，這樣就能夠保證按鍵被按下或者松開時短于40ms的抖動情況下不鎖存鍵值，從而達到濾除任何短于40ms的按鍵抖動。在實際應用中，40ms足以應付一般的按鍵抖動，當然具體環境也要具體分析，設計者可以根據需要調整這個計數器的計數值，只要能夠更好的滿足抖動的需要即可。 如圖所示，這里的40ms計數器只有在計數到最大值時產生鎖存當前鍵值的時能信號，在抖動期間按鍵的采樣周期也會相應的變長一些，但卻能夠得到更加穩定準確的鍵值。
除了前面所論及的按鍵消抖處理，該實驗還需要用到LED指示燈進行按鍵狀態的指示。 該實驗要實現一個獨立按鍵控制一個發光二極管亮暗狀態翻轉。上電初始，發光二極管不亮，當某一個按鍵被按下后（即鍵值為0），發光二極管被點亮，當按鍵再次被按下時，發光二極管則又滅了，按鍵控制發光二級管如此反復的進行亮暗變化。 將sp6.bit文件下載到FPGA中，接著可以分別取按下圖示的導航按鍵，對應的LED指示燈的亮滅將會翻轉。
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