基于FPGA和VHDL語言的多按鍵狀態(tài)識別系統(tǒng)

　這里提出一種利用FPGA的I/0端口數(shù)多和可編程的特點，采用VHDL語言的多按鍵狀態(tài)識別系統(tǒng)，實現(xiàn)識別60個按鍵自由操作，并簡化MCU的控制信號。

　　2 系統(tǒng)設(shè)計方案

　　FPGA是一種可編程邏輯器件，它具有良好性能、極高的密度和極大的靈活性，外圍電路簡單可靠等特性。因此，該系統(tǒng)設(shè)計是由MCU、FPGA、按鍵等部分組成。60路按鍵信號進(jìn)入FPGA單元，以供數(shù)據(jù)采集;FPGA處理采集到的數(shù)據(jù)信號，編碼后寫入內(nèi)部FIFO。MCU通過I/O端口提取FIFO中的數(shù)據(jù)。模塊通過電源接口向各個部分供電。其系統(tǒng)設(shè)計原理框圖如圖l所示。

　　2.1 FPGA配置電路

　　FPGA采用Altera公司EPF10K30ATC144，該器件內(nèi)核采用3.3 V供電，端口電壓為3.3V可承受5 V輸入高電平，其工作頻率高達(dá)100 MHz;有102個可用I/0端口，每個端口輸入電流最高達(dá)25 mA，輸出電流達(dá)25 mA;l728個邏輯單元(Les)，12 288 bit的用戶Flash存儲器，可滿足用戶小容量信息存儲，完全滿足系統(tǒng)設(shè)計要求。

　　由于FPGA基于RAM工藝技術(shù)，該器件丁作前需要從外部加載配置數(shù)據(jù)，需要一個外置存儲器保存信息，采用可編程的串行配置器件EPC2.其供電電壓為3.3 V。OE和nCS引腳具有內(nèi)部用戶可配置上拉電阻。FPGA的DCLK、DATA0、nCONFIG引腳信號均來自EPC2。系統(tǒng)上電后，首先FPGA初始化，nSTATUS、CONF_DONE置為低電平。nSTATUS置為低電平后復(fù)位，此時EPC2的nCE為低電平，因此選取EPC2，從而數(shù)據(jù)流從DATA引腳輸入到FPGA的DATAO引腳。配置完成后，F(xiàn)PGA將CONF_DONE置為高電平，而EPC2將DATA引腳置為高阻態(tài)。其FPGA配置電路如圖2所示。

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