基于FPGA和VHDL語(yǔ)言的多按鍵狀態(tài)識(shí)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(diǎn)，采用VHDL語(yǔ)言的多按鍵狀態(tài)識(shí)別系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)識(shí)別60個(gè)按鍵自由操作，并簡(jiǎn)化MCU的控制信號(hào)。

　　2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jiǎn)單可靠等特性。因此，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)是由MCU、FPGA、按鍵等部分組成。60路按鍵信號(hào)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(hào)，編碼后寫(xiě)入內(nèi)部FIFO。MCU通過(guò)I/O端口提取FIFO中的數(shù)據(jù)。模塊通過(guò)電源接口向各個(gè)部分供電。其系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(gè)可用I/0端口，每個(gè)端口輸入電流最高達(dá)25 mA，輸出電流達(dá)25 mA;l728個(gè)邏輯單元(Les)，12 288 bit的用戶(hù)Flash存儲(chǔ)器，可滿(mǎn)足用戶(hù)小容量信息存儲(chǔ)，完全滿(mǎn)足系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(gè)外置存儲(chǔ)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(hù)可配置上拉電阻。FPGA的DCLK、DATA0、nCONFIG引腳信號(hào)均來(lái)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(shí)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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