实验教程：键控彩灯 ——紫光盘古系列高性能入门级2K开发板

一、实验目的

1 设计 8 种彩灯效果，可通过按键切换。
2 选择一个按键作为控制输入，按下一次换一种显示效果，在 8 种效果中循环。

二、实验要求

1、实验平台：MES2KG 开发板；
2、按键输入由 K1 输入，LED 输出为 LD1～LD4。

三、实验原理

实现框架如下：

1、顶层实现按键切换 LED 的彩灯状态；
2、需要设计一个输入控制模块及一个输出控制模块；
这个实验带大家将多个模块整合成为一个工程，涉及到的知识点有子模块设计、模块例化；子模块的设计主要是依据功能定位，确定输入输出，再做具体的设计；模块例化方式如下：

a. 按键控制模块功能

接收按键输入信号。统计按键按下次数，由于彩灯模式是 8 种，计数统计范围是 0～7 循环，将计数结果传递给 LD 控制模块；根据需求输入信号有：时钟，按键；输出信号有：彩灯控制信号；内部功能处理：
<1>内部需要对按键信号做消抖处理；
<2>按键触发计数器（计数值输出）改变继而调整彩灯的状态；

b. 按键消抖

消抖目的

机械式弹片按键，在按下或松开时会有机械抖动，导致在按下或松开时按键的状态不稳定，在快速的变化，在使用按键输入信号时如果采集了抖动时的状态，会导致工程运行出现不可控的变化，故而我们需要将这段时间的抖动信号给滤除掉，故此实验称之为按键消抖；

实验原理

前后抖动时间约为 5～10ms，前后抖动共在 20ms，以最大 20ms 做设计，使用计数到 N 归零的计数器来做时间刻度计时；以20ms 的间歇对按键输入信号进行采集，从而避开按键的抖动引起的信号快速变化；

设计 1 个 20bit 的计数器，其计数最大值为：N = 20’hC3500 = 20’d800000最大计数值时，计时为：t= N*T = N/f = 800000/40M = 20ms;注：对于计数器完成计时功能在 LED 灯控制中已有详细讲解，需要关注输入时钟频率以及目标计时时长，从而得到计数器的计数范围；

此种方法有一定误触发概率出现，大家可在此基础上做补充完善；思路如下
（扩展实现）：

这个 module 的设计中新增加一种语法：parameter ；在 verilog 中 parameter是对常量进行定义，将parameter定义放在module的接口中是可进行模块传递，传递方式请看后面模块例化；

LED 控制模块功能

8 种流水灯模式有按键传递过来的计数控制切换，每一个 LED 的显示状态完整后进入下一模式初始化。根据需求可得到如下信息：

输入信号：时钟，彩灯模式控制信号； 出信号：12bit 位宽的 LED 控制信号；功能处理注意事项：彩灯状态切换点，不同状态的切换时如何初始化；

四、实验源码设计（完整源码查看 demo 源文件）

1.顶层文件源码

2.按键控制模块

3.按键消抖

4.LED 控制模块

五、实验现象

上电后下载完固件，默认 LD1～LD4 流水，每按下一次 KEY1，彩灯状态切换一次，总共 8 种状态可供循环切换；