[笔记].驱动4x4矩阵键盘的思路.[Verilog]

 

SCH

图1 4x4矩阵键盘的SCH（箭头表示输入输出方向）

如图1所示，将ROW[3:0]设为输入，COL[3:0]设为输出。如果没有任何键被按下，则ROW[3:0]一直被上拉为高电平。只有当有键被按下，且COL[3:0]中有低电平输出，ROW[3:0]中才有可能有低电平输入，也可说是被动地输入。

 

流程图

图2 流程图

 

HDL

module matrixKeyboard_drive(
input            i_clk,
input            i_rst_n,
input      [3:0] row,                 // 矩阵键盘 行
output reg [3:0] col,                 // 矩阵键盘 列
output reg [3:0] keyboard_val         // 键盘值
);

//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
// 分频部分 开始
//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
reg [19:0] cnt;                         // 计数子

always @ (posedge i_clk, negedge i_rst_n)
if (!i_rst_n)
cnt <= 0;
else
cnt <= cnt + 1'b1;

wire key_clk = cnt[19];                // (2^20/50M = 21)ms
//--------------------------------------
// 分频部分 结束
//--------------------------------------

//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
// 状态机部分 开始
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// 状态数较少，独热码编码
parameter NO_KEY_PRESSED = 6'b000_001;  // 没有按键按下
parameter SCAN_COL0      = 6'b000_010;  // 扫描第0列
parameter SCAN_COL1      = 6'b000_100;  // 扫描第1列
parameter SCAN_COL2      = 6'b001_000;  // 扫描第2列
parameter SCAN_COL3      = 6'b010_000;  // 扫描第3列
parameter KEY_PRESSED    = 6'b100_000;  // 有按键按下

reg [5:0] current_state, next_state;    // 现态、次态

always @ (posedge key_clk, negedge i_rst_n)
if (!i_rst_n)
current_state <= NO_KEY_PRESSED;
else
current_state <= next_state;

// 根据条件转移状态
always @ *
case (current_state)
NO_KEY_PRESSED :                    // 没有按键按下
if (row != 4'hF)
next_state = SCAN_COL0;
else
next_state = NO_KEY_PRESSED;
SCAN_COL0 :                         // 扫描第0列
if (row != 4'hF)
next_state = KEY_PRESSED;
else
next_state = SCAN_COL1;
SCAN_COL1 :                         // 扫描第1列
if (row != 4'hF)
next_state = KEY_PRESSED;
else
next_state = SCAN_COL2;
SCAN_COL2 :                         // 扫描第2列
if (row != 4'hF)
next_state = KEY_PRESSED;
else
next_state = SCAN_COL3;
SCAN_COL3 :                         // 扫描第3列
if (row != 4'hF)
next_state = KEY_PRESSED;
else
next_state = NO_KEY_PRESSED;
KEY_PRESSED :                       // 有按键按下
if (row != 4'hF)
next_state = KEY_PRESSED;
else
next_state = NO_KEY_PRESSED;
endcase

reg       key_pressed_flag;             // 键盘按下标志
reg [3:0] col_val, row_val;             // 列值、行值

// 根据次态，给相应寄存器赋值
always @ (posedge key_clk, negedge i_rst_n)
if (!i_rst_n)
begin
col              <= 4'h0;
key_pressed_flag <=    0;
end
else
case (next_state)
NO_KEY_PRESSED :                  // 没有按键按下
begin
col              <= 4'h0;
key_pressed_flag <=    0;       // 清键盘按下标志
end
SCAN_COL0 :                       // 扫描第0列
col <= 4'b1110;
SCAN_COL1 :                       // 扫描第1列
col <= 4'b1101;
SCAN_COL2 :                       // 扫描第2列
col <= 4'b1011;
SCAN_COL3 :                       // 扫描第3列
col <= 4'b0111;
KEY_PRESSED :                     // 有按键按下
begin
col_val          <= col;        // 锁存列值
row_val          <= row;        // 锁存行值
key_pressed_flag <= 1;          // 置键盘按下标志
end
endcase
//--------------------------------------
// 状态机部分 结束
//--------------------------------------

//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
// 扫描行列值部分 开始
//++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
always @ (posedge key_clk, negedge i_rst_n)
if (!i_rst_n)
keyboard_val <= 4'h0;
else
if (key_pressed_flag)
case ({col_val, row_val})
8'b1110_1110 : keyboard_val <= 4'h0;
8'b1110_1101 : keyboard_val <= 4'h4;
8'b1110_1011 : keyboard_val <= 4'h8;
8'b1110_0111 : keyboard_val <= 4'hC;

8'b1101_1110 : keyboard_val <= 4'h1;
8'b1101_1101 : keyboard_val <= 4'h5;
8'b1101_1011 : keyboard_val <= 4'h9;
8'b1101_0111 : keyboard_val <= 4'hD;

8'b1011_1110 : keyboard_val <= 4'h2;
8'b1011_1101 : keyboard_val <= 4'h6;
8'b1011_1011 : keyboard_val <= 4'hA;
8'b1011_0111 : keyboard_val <= 4'hE;

8'b0111_1110 : keyboard_val <= 4'h3;
8'b0111_1101 : keyboard_val <= 4'h7;
8'b0111_1011 : keyboard_val <= 4'hB;
8'b0111_0111 : keyboard_val <= 4'hF;
endcase
//--------------------------------------
//  扫描行列值部分 结束
//--------------------------------------

endmodule