FPGA प्रोग्रामिंग। "संपर्कों का उछाल" और इससे छुटकारा पाने की विधि का अध्ययन

हम FPGAs और VHDL का अध्ययन करना जारी रखते हैं। इस लेख में, शुरुआती लोगों के उद्देश्य से, हम "संपर्कों के उछाल" की घटना का अध्ययन करेंगे और इससे छुटकारा पाने का एक तरीका समझेंगे।

तो, काम का लक्ष्य: " संपर्क के बकवास " की घटना का अध्ययन करने के लिए, Xilinx ISE प्रोजेक्ट नेविगेटर में एक प्रोजेक्ट बनाएं: जब आप बटन पर क्लिक करते हैं, तो रजिस्टर का मूल्य 1 से बढ़ जाता है।

भाग 1. संपर्क उछाल क्या है?

"शॉकिंग एक ऐसी घटना है जो बिजली और इलेक्ट्रॉनिक स्विच में होती है, जिसमें कुछ स्थिर सिग्नल के बजाय वे आउटपुट पर यादृच्छिक उच्च आवृत्ति दोलनों का उत्पादन करते हैं" (सी) विकिपीडिया।
सीधे शब्दों में कहें, जब आप बटन दबाते और छोड़ते हैं, तो यह तुरंत वांछित स्थिति में नहीं जाता है। कुछ समय के लिए, बटन आपस में खड़खड़ करते हैं, जिसे माइक्रोकंट्रोलर द्वारा कई दालों के रूप में माना जाएगा। इन दालों की संख्या हजारों से अधिक हो सकती है। नेत्रहीन, आस्टसीलोग्राम पर उछाल देखा जा सकता है, जो उस क्षण को दिखाता है जब बटन छोड़ा जाता है:

भाग 2. एक परियोजना बनाना।

मेरे पिछले लेख में , Xilinx ISE प्रोजेक्ट नेविगेटर v12.3 में स्पार्टन -3 ई स्टार्टर किट के लिए एक नई परियोजना के निर्माण का विस्तार से वर्णन किया गया था। प्रोजेक्ट फिर से बनाएं, इसे कॉल करें, उदाहरण के लिए, drebezg_habr और इसमें कुछ बदलाव करें:

1. हमें एक बटन और आठ एलईडी चाहिए। पोर्ट में btn इनपुट सिग्नल और 8 एलईडी आउटपुट सिग्नल जोड़ें:

संस्था drebezg_habr है
पोर्ट ( clk : STD_LOGIC में ;
btn : STD_LOGIC में ;
नेतृत्व : बाहर STD_LOGIC_VECTOR ( 0 से नीचे 7 ) ) ;
अंत drebezg_habr ;

2. pin.ucf फ़ाइल में, बटन और प्रत्येक एलईडी के अनुरूप पैरों के नाम लिखें:

NET "clk" LOC = "C9" ;
NET "एलईडी <0>" LOC = "F12" ;
NET "एलईडी <1>" LOC = "E12" ;
NET "एलईडी <2>" LOC = "E11" ;
NET "का नेतृत्व किया <3>" LOC = "F11" ;
NET "एलईडी <4>" LOC = "C11" ;
NET "एलईडी <5>" LOC = "D11" ;
NET "एलईडी <6>" LOC = "E9" ;
नेट "एलईडी <7>" एलओसी = "एफ 9" ;
नेट " बीटीएन" एलओसी = "के 17" ;
नेट " बीटीएन " पूर्ण ;

पैर K17 उपलब्ध के निचले बटन से मेल खाती है:

PULLUP शब्द एक बटन को इस प्रकार जोड़ता है (FPGA के अंदर):

भाग 3. प्रोग्रामिंग।

Drebezg_habr.vhd फ़ाइल पर जाएं। आइए एक 8-बिट रजिस्टर-काउंटर बनाएं, जिसे हम बटन द्वारा एक बार दबाए जाने पर एक-एक करके जोड़ने का प्रयास करेंगे: वास्तुकला के बीच और हम लिखना शुरू करते हैं

संकेत count_led : std_logic_vector ( 7 डाउन्टो 0 ) ;

और तुरंत, शब्द शुरू होने के बाद, हम इस काउंटर को हमारे एल ई डी के लिए निर्देशित करते हैं:

नेतृत्व <= count_led ;

अब हमारा काम बटन दबाने पर काउंटर काउंट_ल्ड में एक जोड़ना है। तुरंत निर्णय एक चर बनाने के लिए उठता है जो बटन की पिछली स्थिति को संग्रहीत करेगा और इसकी वर्तमान स्थिति के साथ तुलना करेगा। ऐसा करते हैं:

वास्तुकला drebezg_habr का व्यवहार है

संकेत count_led : std_logic_vector ( 7 डाउन्टो 0 ) ;
संकेत old_btn : std_logic ;

शुरू करना

प्रक्रिया ( clk )
शुरू करना
अगर उठ रहा है तो ( clk ) तब
old_btn <= btn ;
अगर पुराना_बटन = ' 0 ' और बीटीएन = ' 1 ' तब
count_led <= count_led + 1 ;
अंत यदि ;
अंत यदि ;
अंतिम प्रक्रिया ;

नेतृत्व <= count_led ;

अंत व्यवहार ;

हम प्रसारण, सीना, परीक्षण करते हैं। मुझे यकीन है कि परिणाम आपको बिल्कुल भी पसंद नहीं आएगा, क्योंकि डायोड बस पूरी तरह से बेतरतीब ढंग से झपकाएगा। यह इस तथ्य के कारण है कि अगर old_btn = '0' और btn = '1' है तो संपर्कों के झुनझुने के कारण बटन को दबाने और जारी करने के दौरान बहुत सारी घटनाएं होती हैं। इस घटना से छुटकारा पाने के लिए, हमें तार्किक इकाई के स्पष्ट रूप से स्थापित मूल्य की प्रतीक्षा करने की आवश्यकता है। ऐसा करने के लिए, हम काउंटर शुरू करेंगे, जो 1 से बढ़ता है, जबकि बटन में तार्किक इकाई का मूल्य होता है। काउंटर शून्य पर रीसेट है यदि बटन ने तार्किक शून्य का मान स्वीकार किया है। इस प्रकार, उछाल के कारण दबाए जा रहे एक बटन के दौरान चाहे कितनी भी दालें हों, एक क्षण आएगा जब बीटीएन का मूल्य स्पष्ट रूप से एक तार्किक इकाई पर सेट हो जाए, काउंटर एक निश्चित मूल्य तक पहुंच जाएगा, और हम न्याय कर सकते हैं कि बटन वास्तव में प्रतिबद्ध था। अब हमें वेरिएबल old_btn की जरूरत नहीं है।

वास्तुकला drebezg_habr का व्यवहार है

संकेत count_led : std_logic_vector ( 7 डाउन्टो 0 ) ;
निरंतर clk_freq : पूर्णांक : = 50 _000_000 ; - क्वार्ट्ज आवृत्ति
निरंतर btn_wait : पूर्णांक : = clk_freq / 4 ; - हम एक यूनिट स्थापित करने के लिए 0.25 सेकंड इंतजार करेंगे
संकेत गणना : पूर्णांक सीमा 0 से btn_wait : = 0 ;

शुरू करना

प्रक्रिया ( clk )
शुरू करना
अगर उठ रहा है तो ( clk ) तब
अगर btn = ' 1 ' तो
गिनती <= गिनती + 1 ;
अगर गिनती = btn_wait
count_led <= count_led + 1 ;
गिनती <= 0 ;
अंत यदि ;
अन्यथा
गिनती <= 0 ;
अंत यदि ;
अंत यदि ;
अंतिम प्रक्रिया ;

नेतृत्व <= count_led ;

अंत व्यवहार ;

Btn_wait मान को 0.25 सेकंड चुना गया ताकि count_led मान को बहुत अधिक बार जोड़ा न जाए जबकि बटन क्लैम्पड अवस्था में हो।
एंटी-बाउंस (इससे भी अधिक विश्वसनीय) का एक और संस्करण बीटीएन 1 एक तार्किक इकाई है, और बीटीएन शून्य होने पर गणना 1 से घटाकर 1 में गिनती जोड़ रहा है। इसके अलावा, अगर गिनती मान 0 पर गिर जाता है, तो बटन दबाया नहीं जाता है, या एक बकबक था। खैर, अगर क़ीमती btn_wait की गिनती की जाती है, तो एक प्रेस था =
एक होमवर्क के रूप में, मैं आपको प्रोजेक्ट खत्म करने की सलाह दे सकता हूं: बटन दबाए जाने और जारी होने के बाद count_led जोड़ें।

इसलिए, हम "संपर्कों के उछाल" की घटना से परिचित हो गए और इससे छुटकारा पाने की सीख दी। इस घटना को न केवल बटन, टॉगल स्विच और अन्य समान चीजों में देखा जा सकता है, बल्कि कभी-कभी विभिन्न प्रोटोकॉल में भी, उदाहरण के लिए RS-232।
परियोजना का स्रोत कोड यहाँ है । मैं FPGAs में महारत हासिल करने के लिए आप सभी सफलता की कामना करता हूं!