VHDL課程設(shè)計PS2鍵盤

1、精品文檔目錄一、 課程設(shè)計的目的與任務(wù)2二、 課程設(shè)計題目21、 指定題目：22、 自選題目：2三、 課程設(shè)計的內(nèi)容與要求21、設(shè)計內(nèi)容22、設(shè)計要求3四、 實驗儀器設(shè)備3五、 設(shè)計方案31、 PS2 解碼32、 設(shè)計思路53、 模塊設(shè)計64、 各模塊分析7（1）PS2時鐘檢測模塊7（2）PS2解碼模塊8（3）PS2組合模塊10（4）控制 LED 模塊12（5）PS2總的組合模塊14六、 綜合與仿真151、 綜合152、 仿真16（1） 電平檢測模塊仿真16（2） LED 燈控制模塊仿真17（3） PS2_module總模塊仿真17七、 硬件下載20八、 心得體會22九、 參考文獻(xiàn)22.精品文

2、檔一、課程設(shè)計的目的與任務(wù)（ 1）熟練掌握 EDA 工具軟件 QuartusII 的使用；（ 2）熟練用 VHDL 硬件描述語言描述數(shù)字電路；（ 3）學(xué)會使用 VHDL 進(jìn)行大規(guī)模集成電路設(shè)計；（ 4）學(xué)會用 CPLDFPGA 使用系統(tǒng)硬件驗證電路設(shè)計的正確性；（ 5）初步掌握 EDA 技術(shù)并具備一定的可編程邏輯芯片的開發(fā)能力；二、課程設(shè)計題目1、指定題目：0 ：多功能計數(shù)器；1 ：數(shù)字秒表；2 ：簡易數(shù)字鐘；3 ：簡易頻率計；4 ：彩燈控制器；5 ：交通燈控制器；6 ：四路智力競賽搶答器；7 ：簡易微波爐控制器；8 ：表決器； 9 ：數(shù)字密碼鎖；我的的學(xué)號尾數(shù)是2，所以我要做的題目是簡易數(shù)字

3、鐘。由于我之前已經(jīng)學(xué)過 Verilog HDL 和 VHDL ，所以簡易數(shù)字鐘相對于我比較簡單，我完成了簡易數(shù)字鐘并驗收后，再選擇了另一個自選題目來完成。簡易數(shù)字鐘： 設(shè)計一個以 “秒”為基準(zhǔn)信號的簡易數(shù)字鐘， 顯示時、分、秒，同時可實現(xiàn)整點報時和清零（我已經(jīng)完成，而且已經(jīng)驗收了） 。2、自選題目：在完成了數(shù)字鐘的設(shè)計后，我選擇了另一個設(shè)計的題目，那就是PS2 鍵盤掃描。所以這次課程設(shè)計我的報告主要詳細(xì)寫的是PS2 鍵盤掃描的程序，而不是簡易數(shù)字鐘。PS 鍵盤掃描：設(shè)計一個PS 鍵盤掃描程序，能接受鍵盤的輸入時鐘和數(shù)據(jù)，區(qū)別哪一個鍵輸入，同時解譯通碼和斷碼，使用LED 燈來顯示收到的數(shù)據(jù)。三、

4、課程設(shè)計的內(nèi)容與要求1、設(shè)計內(nèi)容（ 1）系統(tǒng)功能的分析；（ 2）實現(xiàn)系統(tǒng)功能的實際方案；（ 3）編寫各功能模塊的 VHDL 語言程序；.精品文檔（ 4）對各功能模塊進(jìn)行編譯、綜合、仿真、分析；（ 5）頂層文件設(shè)計（ 6）對整個系統(tǒng)進(jìn)行編譯、綜合、仿真、分析；（ 7）在 CPLDFPGA 實驗開發(fā)系統(tǒng)試驗箱上進(jìn)行硬件驗證；（ 8）寫實驗報告；2、設(shè)計要求（ 1）按所布置的題目要求，每一位學(xué)生獨立完成全過程；（ 2）分模塊層次化設(shè)計；（ 3）各功能模塊的底層文件必須用 VHDL 語言設(shè)計，頂層文件可用 VHDL 語言設(shè)計，也可以用原理圖設(shè)計。四、實驗儀器設(shè)備（ 1） PC 機(jī)；（ 2） Quart

5、usII 軟件；（ 3）黑金 FPGA 實驗開發(fā)系統(tǒng)，芯片為Cyclone II 的 EP2C5Q208C8；五、設(shè)計方案1、PS2解碼圖 1 為 PS2 的接口圖。我使用的的右邊的 PS2接口，即 1 腳為數(shù)據(jù)腳， 5 腳為時鐘腳，同時我編寫的 VHDL 代碼只對 1 腳和 5 腳操作。圖 2 PS2 協(xié)議時序圖.精品文檔圖 2 為 PS2 協(xié)議時序圖。由圖可以解讀出， PS2 協(xié)議對數(shù)據(jù)的讀取時“ CLK的下降沿”有效，而數(shù)據(jù)的放置時在“CLK 的上升沿”。 PS2 頻率比較慢，大概為 10KHz 。第 N 位屬性0開始位18數(shù)據(jù)位9校驗位10結(jié)束位表 1 PS2 數(shù)據(jù)說明PS2 的一幀數(shù)

6、據(jù)時 11 位。對 PS2 進(jìn)行解碼，我們需要得到的是18 位的數(shù)據(jù)位。其他的位，可以使用取巧的方法編寫。鍵盤的編碼有“通碼（ Make）”和“斷碼（ Break）”之分。通碼相當(dāng)于某個按鍵按下了，斷碼相當(dāng)于某個按鍵釋放了。假設(shè)，我們按下了“Z”鍵不放，大約每秒有 10 個 X “1A ”的通碼（ 10KHz ），而當(dāng)我們釋放“ Z”鍵，就會輸出斷碼 X “F0”和 X“ 1A”。同時，鍵盤編碼一次只能有一個輸出，即多個按鍵同時按下時，只有一個有效。下表為第二套 PC 鍵盤掃描碼。鍵名通碼斷碼-鍵 名通 碼斷 碼 -鍵名通碼斷碼A1CF0,1C946F0,4654FO,54B32F0,320E

7、F0,0EINSERTE0,70E0,F0,70C21F0,21-4EF0,4EHOMEE0,6CE0,F0,6CD23F0,23=55FO,55PG UPE0,7DE0,F0,7DE24F0,245DF0,5DDELETEE0,71E0,F0,71F2BF0,2BBKSP66F0,66ENDE0,69E0,F0,69G34F0,34SPACE29F0,29PG DNE0,7AE0,F0,7AH33F0,33TAB0DF0,0DU ARROWE0,75E0,F0,75I43F0,43CAPS58F0,58L ARROWE0,6BE0,F0,6BJ3BF0,3BL SHFT12FO,12D AR

8、ROWE0,72E0,F0,72K42F0,42L CTRL14FO,14R ARROWE0,74E0,F0,74L4BF0,4BL GUIE0,1FE0,F0,1FNUM77F0,77M3AF0,3AL ALT11F0,11KP /E0,4AE0,F0,4AN31F0,31R SHFT59F0,59KP *7CF0,7C.精品文檔O44F0,44R CTRLE0,14E0,F0,14KP -7BF0,7BP4DF0,4DR GUIE0,27E0,F0,27KP +79F0,79Q15F0,15R ALTE0,11E0,F0,11KP ENE0,5AE0,F0,5AR2DF0,2DAPPSE0

9、,2FE0,F0,2FKP .71F0,71S1BF0,1BENTER5AF0,5AKP 070F0,70T2CF0,2CESC76F0,76KP 169F0,69U3CF0,3CF105F0,05KP 272F0,72V2AF0,2AF206F0,06KP 37AF0,7AW1DF0,1DF304F0,04KP 46BF0,6BX22F0,22F40CF0,0CKP 573F0,73Y35F0,35F503F0,03KP 674F0,74Z1AF0,1AF60BF0,0BKP 76CF0,6C045F0,45F783F0,83KP 875F0,75116F0,16F80AF0,0AKP 97

10、DF0,7D21EF0,1EF901F0,015BF0,5B326F0,26F1009F0,09;4CF0,4C425F0,25F1178F0,78'52F0,5252EF0,2EF1207F0,07,41F0,41PRNTE0,12,E0,F0,636F0,367C,E0,.49F0,49SCRNE0,7CF0,1273DF0,3DSCROLL7EF0,7E/4AF0,4AE1,14,77,83EF0,3EPAUSEE1,F0,14,-NONE-F0,77表 2PC 鍵盤第二套掃描碼2、設(shè)計思路（ 1） PS2時鐘的檢測；（ 2） PS2數(shù)據(jù)的接受并提取需要的 8 位數(shù)據(jù)；（ 3）對

11、 PS2 提取的 8 位數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，確定按鍵；（ 4）通過 LED 燈顯示按鍵的解碼的結(jié)果；（ 5）設(shè)置多個按鍵，多種 LED 顯示方式；對于 PS2 鍵盤掃描程序，我的設(shè)計思路是一個模塊一個功能，這樣能清晰分辨模塊，同時易于修改代碼。代碼條理清晰，便于解讀。而對于多個模塊則使用層次化的形式來編寫， 頂層文件并不包含功能的設(shè)定， 只包含各個子功能模塊。.精品文檔3、模塊設(shè)計PS2 鍵盤掃描分為：電平檢測，PS2 解碼， PS2 組合， LED 控制和總 PS 組合六個模塊。下面為各個模塊的簡易模塊圖。（ 1） PS2時鐘檢測模塊：PS2_CLK_Pin_In電平檢測模塊H_L_SigL_H_

12、SigPS2_detect_module圖 3電平檢測模塊圖（ 2） PS2解碼模塊 :PS2_Data_Pin_InPS2_DataPS2 解碼模塊H_L_SigPS2_Done_SigPS2_encode_module圖 4PS2 解碼模塊圖（ 3） PS2組合模塊：PS2_CLK_Pin_In電平檢測模塊H_L_SigPS2_DataPS2_detect_modulePS2 解碼模塊PS2_Data_Pin_InPS2_encode_modulePS2_Done_Sig圖 5PS2 組合模塊圖（ 4）控制 LED 模塊：PS2_Data電平檢測模塊Data_OutPS2_Done_Sig

13、PS2_control_module圖 6LED 控制模塊圖（ 5） PS2總的組合模塊：PS2_CLK_Pin_InPS2_Dat電平檢測模塊電平檢測模塊Data_OutPS2_Data_Pin_InPS2_Done_SigPS2_control_modulePS2_control_module圖 7 PS2 模塊圖.精品文檔4、各模塊分析（ 1） PS2 時鐘檢測模塊PS2 電平檢測模塊主要的作用是檢測PS2 接口鍵盤的時鐘信號，因為PS2的協(xié)議規(guī)定數(shù)據(jù)是在時鐘的下降沿讀取的。所以電平檢測模塊要檢測PS2 時鐘的下降沿，有下降沿來臨時，要做相應(yīng)的數(shù)據(jù)讀取動作。下面是代碼的分析。LIBRAR

14、Y IEEE;- 庫-ENTITY PS2_detect_module IS- 實體聲明PORT(CLK,RSTn: IN STD_LOGIC;PS2_CLK_Pin_In: IN STD_LOGIC;H_L_Sig: OUT STD_LOGIC;- 電平由高變低，輸出一個信號L_H_Sig: OUT STD_LOGIC- 電平由低變高，輸出一個信號);END ENTITY PS2_detect_module;-ARCHITECTURE PS2_detect OF PS2_detect_module IS- 結(jié)構(gòu)體聲明SIGNAL H_L_F1 : STD_LOGIC :='1'

15、;- 聲明 4 個信號，用于電平輸入的變化SIGNAL H_L_F2 : STD_LOGIC :='1'-4 個信號都賦了初值SIGNAL L_H_F1 : STD_LOGIC :='0'SIGNAL L_H_F2 : STD_LOGIC :='0'BEGINPROCESS(CLK,RSTn)BEGINIF (CLK'event AND CLK='1') THEN- 同步進(jìn)行IF (RSTn='0') THEN- 同步復(fù)位動作H_L_F1 <= '1'H_L_F2 <= '

16、;1'L_H_F1 <= '0'L_H_F2 <= '0'.精品文檔ELSEH_L_F1 <= PS2_CLK_Pin_In;H_L_F2 <= H_L_F1;L_H_F1 <= PS2_CLK_Pin_In;L_H_F2 <= L_H_F1;END IF;END IF;END PROCESS;H_L_Sig <= H_L_F2 AND (NOT H_L_F1);- 輸出信號L_H_Sig <= L_H_F1 AND (NOT L_H_F2);END ARCHITECTURE PS2_detect;- 結(jié)構(gòu)

17、體結(jié)束在結(jié)構(gòu)體中聲明了4 個信號，用于電平的檢測F2 信號是接著F1 信號的，如果 F1 信號變化了， F2 信號還不會立即變化， F2 還會保持 F1 的前一個狀態(tài)，以兩者的邏輯關(guān)系，可以判斷輸入的是上升沿還是下降沿。結(jié)果如表格3。時間H_L_F1H_L_F2H_L_Sig <= H_L_F2 AND (NOT H_L_F1)Initial110T1011T2000時間L_H_F1L_H_F2L_H_Sig <= L_H_F1 AND (NOT L_H_F2);Initial000T1101T2110表 3電平檢測變化表（ 2） PS2 解碼模塊LIBRARY IEEE;- 庫-

18、ENTITY PS2_decode_module IS- 實體聲明PORT(CLK,RSTn: IN STD_LOGIC;.精品文檔H_L_Sig: IN STD_LOGIC;PS2_Data_Pin_In: IN STD_LOGIC;PS2_Done_Sig: OUT STD_LOGIC;PS2_Data: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END ENTITY PS2_decode_module;-ARCHITECTURE PS2_decode OF PS2_decode_module ISSIGNAL Done : STD_LOGIC :='0&#

19、39;- 聲明一個完成信號SIGNAL i: STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0) :="00001"- 聲明步驟iSIGNAL Data : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0) :=X"32"BEGINPROCESS(CLK,RSTn,i)BEGINIF (CLK'event AND CLK='1') THENIF (RSTn='0') THENi <= "00001"Done <= '0'Data <= X"

20、;00"ELSECASE i ISWHEN "00000" => i <= "00001"WHEN "00001" => IF (H_L_Sig='1') THEN i <= "00010"Data(0) <= PS2_Data_Pin_In;END IF;WHEN "00010" => IF (H_L_Sig='1') THEN i <= "00011"Data(1) <= PS2_D

21、ata_Pin_In;END IF;WHEN "00011" => IF (H_L_Sig='1') THEN i <= "00100"Data(2) <= PS2_Data_Pin_In;END IF;WHEN "00100" => IF (H_L_Sig='1') THEN i <= "00101"Data(3) <= PS2_Data_Pin_In;END IF;WHEN "00101" => IF (H_L_Sig

22、='1') THEN i <= "00110"Data(4) <= PS2_Data_Pin_In;END IF;WHEN "00110" => IF (H_L_Sig='1') THEN i <= "00111"Data(5) <= PS2_Data_Pin_In;END IF;WHEN "00111" => IF (H_L_Sig='1') THEN i <= "01000"Data(6) <=

23、PS2_Data_Pin_In;END IF;WHEN "01000" => IF (H_L_Sig='1') THEN i <= "01001"Data(7) <= PS2_Data_Pin_In;END IF;WHEN "01001" => IF (H_L_Sig='1') THEN i <= "01010"END IF;WHEN "01010" => IF (H_L_Sig='1') THEN i <

24、= "01011"END IF;.精品文檔WHEN "01011" => IF (Data=X"F0")THEN i <= "01100"ELSE i <= "10110"END IF;WHEN "01100" => IF (H_L_Sig='1') THEN i <= "01101"END IF;WHEN "01101" => IF (H_L_Sig='1') THE

25、N i <= "01110"END IF;WHEN "01110" => IF (H_L_Sig='1') THEN i <= "01111"END IF;WHEN "01111" => IF (H_L_Sig='1') THEN i <= "10000"END IF;WHEN "10000" => IF (H_L_Sig='1') THEN i <= "10001"

26、END IF;WHEN "10001" => IF (H_L_Sig='1') THEN i <= "10010"END IF;WHEN "10010" => IF (H_L_Sig='1') THEN i <= "10011"END IF;WHEN "10011" => IF (H_L_Sig='1') THEN i <= "10100"END IF;WHEN "10100&quo

27、t; => IF (H_L_Sig='1') THEN i <= "10101"END IF;WHEN "10101" => IF (H_L_Sig='1') THEN i <= "10110"END IF;WHEN "10110" => IF (H_L_Sig='1') THEN i <= "10111"Done <= '1'END IF;WHEN "10111" =&

28、gt; IF (H_L_Sig='1') THEN i <= "00001"Done <= '0'END IF;WHEN OTHERS=> i <= "00001"END CASE;END IF;END IF;END PROCESS;PS2_Data <= Data;PS2_Done_Sig <= Done;END ARCHITECTURE PS2_decode;這個模塊我有點偷懶， 只對鍵盤輸入的8 位有效數(shù)據(jù)進(jìn)行了提取， 其他位基本是忽略了，第一位開始位忽略了，然后是讀取8 位有效數(shù)

29、據(jù)，第9 步和第 10步跳過了檢測位和結(jié)束位，然后是判斷。如果是0XF0，則證明是斷碼，斷碼的話后面的直接跳過，如果不是0XF0，則證明是有效的數(shù)據(jù)，立即跳到步驟22，向頂層的模塊回饋一個完成信號，并將有效數(shù)據(jù)輸出。（ 3） PS2 組合模塊LIBRARY IEEE;.精品文檔-ENTITY PS2 ISPORT(CLK,RSTn: IN STD_LOGIC;PS2_Data_Pin_In :IN STD_LOGIC;PS2_CLK_Pin_In: IN STD_LOGIC;PS2_Done_Sig: BUFFER STD_LOGIC;PS2_Data: OUT STD_LOGIC_VECTO

30、R(7 DOWNTO 0);END ENTITY PS2;-ARCHITECTURE PS2_behave OF PS2 ISCOMPONENT PS2_detect_modulePORT(CLK,RSTn: IN STD_LOGIC;PS2_CLK_Pin_In : IN STD_LOGIC;H_L_Sig: OUT STD_LOGIC;L_H_Sig: OUT STD_LOGIC);END COMPONENT;COMPONENT PS2_decode_modulePORT(CLK,RSTn: IN STD_LOGIC;H_L_Sig: IN STD_LOGIC;PS2_Data_Pin_I

31、n: IN STD_LOGIC;PS2_Done_Sig: OUT STD_LOGIC;PS2_Data: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);END COMPONENT;.精品文檔- COMPONENT PS2_code_module- PORT(-CLK,RSTn: IN STD_LOGIC;-L_H_Sig: IN STD_LOGIC;-PS2_Done_Sig: IN STD_LOGIC;-PS2_Data_Pin_Out : OUT STD_LOGIC-);- END COMPONENT; SIGNAL H_L : STD_LOGIC;- SIGNAL

32、L_H : STD_LOGIC;- SIGNAL PS2_Data_Pin_Out : STD_LOGIC; BEGINU1:PS2_detect_module PORT MAP(CLK,RSTn,PS2_CLK_Pin_In,H_L,L_H);U2:PS2_decode_module PORT MAP(CLK,RSTn,H_L,PS2_Data_Pin_In,PS2_Done_Sig,PS2_Data);- U2:PS2_decode_module PORT MAP(CLK,RSTn,H_L,PS2_Data_Pin_Out,PS2_Done_Sig,PS2_Data);-U3:PS2_co

33、de_modulePORT MAP(CLK,RSTn,L_H,PS2_Done_Sig,PS2_Data_Pin_Out);END ARCHITECTURE PS2_behave;這是一個組合例化的模塊，是對PS2 時鐘電平檢測和PS2 解碼的一個簡單模塊。這一個模塊初步實現(xiàn)了PS2 的解碼功能。上面的是代碼的方法實現(xiàn)例化功能，同時也可以使用原理圖的方式來實現(xiàn)例化，下面為原理圖例化的圖。圖 8PS2 例化原理圖（ 4） 控制 LED 模塊LIBRARY IEEE;-.精品文檔ENTITY PS2_contorl_module ISPORT(CLK,RSTn: IN STD_LOGIC;PS2_

34、Done_Sig: IN STD_LOGIC;PS2_Data: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);Data_Out: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);END ENTITY PS2_contorl_module;-ARCHITECTURE PS2_contorl OF PS2_contorl_module ISSIGNAL Data : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);BEGINPROCESS(CLK,RSTn)BEGINIF (CLK'event AND CLK='1') THE

35、NIF (RSTn='0') THENData <= "0001"ELSIF(PS2_Done_Sig='1') THENCASE PS2_Data ISWHEN X"22" => Data <= (Data(2 DOWNTO 0)&Data(3);WHEN X"1A" => Data <= (Data(0)&Data(3 DOWNTO 1);WHEN X"14" => Data <= (Data(0)&Data(1)

36、&Data(2)&Data(3);WHEN X"21" => Data <= "1111"WHEN X"2A" => Data <= "0000"WHEN X"5A" => Data <= "0001"WHEN X"32" => Data <= "0001"WHEN X"31" => Data <= "0011"WHEN

37、X"3A" => Data <= "0111"WHEN OTHERS => Data <= Data;END CASE;END IF;END IF;END PROCESS;.精品文檔Data_Out <= Data;END ARCHITECTURE PS2_contorl;LED 控制模塊主要的作用是用于顯示結(jié)果。在PS2 鍵盤掃描后，得到的8位有效結(jié)果， 使用 4 盞 LED 燈作為檢查結(jié)果的輸出， 使用不用的 LED 閃亮方式來表示不同的按鍵按下了。本程序只做了11 個按鍵，分別是“ Z”,“ X ”,“C”,“ V”,

38、“B” ,“N” ,“M ” ,“Entet”和“ Ctrl ”?！?Z”按下后， LED 向左移一個單位，“X”是向右移一個單位， “ Ctrl ”是 LED 燈互換，“ B”是點亮一盞 LED, “ N”是點亮兩盞 LED, “M ”是點亮三盞 LED, “ Entet”是復(fù)原 LED 燈的情況。（ 5） PS2 總的組合模塊LIBRARY IEEE;-ENTITY PS2_module ISPORT(CLK,RSTn: IN STD_LOGIC;PS2_Data_Pin_In: IN STD_LOGIC;PS2_CLK_Pin_In: IN STD_LOGIC;Data_Out: OUT

39、 STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);END ENTITY PS2_module;-ARCHITECTURE PS2 OF PS2_module ISCOMPONENT PS2PORT(CLK,RSTn: IN STD_LOGIC;PS2_Data_Pin_In: IN STD_LOGIC;PS2_CLK_Pin_In: IN STD_LOGIC;PS2_Done_Sig: OUT STD_LOGIC;PS2_Data: OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0).精品文檔);END COMPONENT;COMPONENT PS2_contorl_m

40、odulePORT(CLK,RSTn: IN STD_LOGIC;PS2_Done_Sig: IN STD_LOGIC;PS2_Data: IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);Data_Out: OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0);END COMPONENT;SIGNAL Done_Sig: STD_LOGIC;SIGNAL Data: STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);BEGINU1:PS2PORT MAP(CLK,RSTn,PS2_Data_Pin_In,PS2_CLK_Pin_In,Done_Sig,Dat

41、a);-U1:PS2PORT MAP(CLK,RSTn,PS2_CLK_Pin_In,Done_Sig,Data);U2:PS2_contorl_modulePORT MAP(CLK,RSTn,Done_Sig,Data,Data_Out);END ARCHITECTURE PS2;這是一個組合例化的模塊，是對PS2 功能模塊和 LED 控制的一個簡單組合的模塊。這一個模塊是PS2 鍵盤掃描的最頂層文件，只做例化作用，不包含其他功能代碼。上面的是代碼的方法實現(xiàn)例化功能，同時也可以使用原理圖的方式來實現(xiàn)例化，下面為原理圖例化的圖。圖 9 PS2_module 總例化原理圖六、綜合與仿真1、綜合.

42、精品文檔對編寫好的源程序進(jìn)行綜合，同時生成RTL 電路圖， RTL 電路圖如下。圖 10PS2_module 模塊 RTL 圖2、仿真在本次設(shè)計中，仿真工作只對電平檢測模塊， LED 燈控制模塊和 PS2 _module總模塊進(jìn)行了仿真。對于前兩個模塊，采用的仿真方法是使用 Quartus II 自帶的波形仿真軟件進(jìn)行仿真，而對于 PS2_module總模塊的仿真則使用了編寫代碼的方式進(jìn)行仿真。因為 PS2_module總模塊對鍵盤按鍵的波形設(shè)置很麻煩，而且仿真效果不好，所以直接使用代碼的方式產(chǎn)生一個鍵盤按鍵， 同時觀察波形來檢測。（ 1）電平檢測模塊仿真電平檢測模塊原理圖如下：圖 11電平檢

43、測原理圖仿真波形如下：圖 12電平檢測模塊仿真波形系統(tǒng)時鐘給了 10ns，PS2_CLK_Pin_In 給了 100ns，RSTn 復(fù)位一直為高電平，可以觀察波形得到，在 PS2_CLK_Pin_In 時鐘的上升沿發(fā)生后， L_H_Sig 發(fā)出了一個高脈沖的信號，大概相隔兩個系統(tǒng)時鐘；在 PS2_CLK_Pin_In 時鐘的下降沿發(fā)生后， H_L_Sig 也發(fā)出了一個高脈沖，也是相隔兩系統(tǒng)時鐘，而高脈沖大概是兩個系統(tǒng)時鐘左右。.精品文檔（ 2） LED 燈控制模塊仿真LED 燈控制模塊原理圖如下：圖 13LED 燈控制模塊原理圖仿真波形如下：圖 14LED 燈控制模塊仿真波形系統(tǒng)時鐘給了 10

44、ns，RSTn 復(fù)位在一開始的時候給了 0，進(jìn)行了一次復(fù)位， PS2 _Done_Sig完成信號則是 100ns 一次， PS2_Data給的是 X “22”(即 X 被按下 )。復(fù)位后 Data_Out輸出的是“0001”，第一盞 LED 燈點亮，然后在 PS2_Done_Sig信號后， Data_Out 輸出變化了，變?yōu)榱恕?0010”，LED 第二盞給點亮了， LED 燈移位了。因為一直是 X 被按下，所以信號不斷移位， LED 分別為 1， 2，4， 8。在最后那里，由于 PS2_Data給的是 X“20”，并沒有在控制那設(shè)置這個按鍵，所以 LED 沒反應(yīng)，一直保持在 2（即第二盞燈點

45、亮） 。（ 3） PS2_module總模塊仿真由于 PS2 總仿真的時候需要鍵盤的通碼輸入，但使用波形的改變來作為通碼輸入的方式太麻煩了， 而且很容易出錯， 得不到想要的波形。 所以為了克服這個問題，我使用了另外的一種方法來仿真， 直接寫鍵盤編碼來給整個模塊， 然后開輸出波形就可以觀察。.精品文檔PS2_module總模塊仿真點簡單方框圖如下：鍵盤編碼模塊PS2_code_modulePS2_CLK_Pin_InPS2_DataPS2_Done_SigL_H_Sig電平檢測模塊H_L_SigPS2_detect_modulePS2 解碼模塊PS2_Data_Pin_InPS2_encode_

46、module圖 15 PS2_module 總模塊方框圖PS2_code_module鍵盤編碼模塊代碼如下：LIBRARY IEEE;-ENTITY PS2_code_module ISPORT(CLK,RSTn: IN STD_LOGIC;L_H_Sig: IN STD_LOGIC;PS2_Done_Sig: IN STD_LOGIC;PS2_Data_Pin_Out : OUT STD_LOGIC);END ENTITY PS2_code_module;-ARCHITECTURE PS2_code OF PS2_code_module ISCONSTANT n_0:STD_LOGIC_VE

47、CTOR:=X"22"CONSTANT n_1:STD_LOGIC_VECTOR:=X"1A"CONSTANT n_2:STD_LOGIC_VECTOR:=X"14"CONSTANT n_3:STD_LOGIC_VECTOR:=X"21"CONSTANT n_4:STD_LOGIC_VECTOR:=X"2A"CONSTANT n_n:STD_LOGIC_VECTOR:=X"F0"SIGNAL data : STD_LOGIC :='0'SIGNAL i: ST

48、D_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0) :="00000"BEGINPROCESS(CLK,RSTn,i).精品文檔BEGINIF (CLK'event AND CLK='1') THENIF (RSTn='0') THENi <= "00000"data <= '0'ELSECASE i ISWHEN "00000" => i <= "00001"WHEN "00001" => IF (L_H_

49、Sig='1') THEN i <= "00010"data <= n_1(0);END IF;WHEN "00010" => IF (L_H_Sig='1') THEN i <= "00011"data <= n_1(1);END IF;WHEN "00011" => IF (L_H_Sig='1') THEN i <= "00100"data <= n_1(2);END IF;WHEN "0