【复位】FGPA的复位 [部分转]

关于FGPA的复位

当初开始学FPGA的时候，总是疑惑：FPGA不是没有复位管教么，但总在always看到有复位信号。这个复位信号（我们暂且称为rst_n）从哪里来？

实际上是可以从两个方面获得的，这与我们的MCU一样。

1. 上电自动复位
2. 手动按键复位

考虑到系统的初始化可能需要一定的时间，需要写一段Verilog代码进行延时复位，这段代码综合后就是上电自动复位的过程，上电自动复位也要外部硬件提供一个低电平脉冲，第二种方法要求有按键复位的按键电路。作为一个正常的系统，上电自动复位和手动的按键复位都是必须的，且两者实际上是不可分割的。

上电自动复位

原理上很简单，写一个复位模块，等待一段稳定时间，将复位信号拉低一段足够长的时间，再将复位信号拉高。

如下Verilog源码，外部按键复位也将作为模块的一个引脚输入，用于异步的全局复位操作，正常的复位操作要进行，必须要求外部有一个短暂的脉冲作用在rst_n信号上，这可以通过按键电路中的RC电路实现。

 /**************************************
 *  功能：上电复位模块
 *  输入参数：
 *         clk： 50M 时钟输入
 *         rst_n：外部按键全局复位信号
 *  输出参数：
 *         sys_rst_n:系统全局同步复位信号
 ***************************************/
 module    reset
 (
     input    clk,
     input    rst_n,
     output   sys_rst_n
 );

 //------------------------------------------
 // Delay 100ms for steady state
 reg    [:] cnt;
 always@(posedge clk or negedge rst_n)
 begin
     if(!rst_n)
         cnt <= ;
     else
         begin
         if(cnt < 'd50_00000) //100ms
             cnt <= cnt+'b1;
         else
             cnt <= cnt;
         end
 end

 //------------------------------------------
 //rst_n synchronism
 reg    rst_nr0;
 reg    rst_nr1;
 always@(posedge clk or negedge rst_n)
 begin
     if(!rst_n)
         begin
         rst_nr0 <= ;
         rst_nr1 <= ;
         end
     else if(cnt == 'd50_00000)
         begin
         rst_nr0 <= ;
         rst_nr1 <= rst_nr0;
         end
     else
         begin
         rst_nr0 <= ;
         rst_nr1 <= ;
         end
 end

 assign    sys_rst_n = rst_nr1;

 endmodule

按键手动复位电路

不使用专用芯片的参考低电平复位电路如下：

电路中的复位管脚一端连接到FPGA的某个普通通用管脚，这样电路中的RC电路将产生上面Verilog代码中的rst_n上电低脉冲，这就是本文开头说自动上电复位和硬件按键复位相辅相成。

请注意两个电阻的值，R21要是R22的两个数量级以上，这样才能保证按键按下后被识别为低电平。

手动复位过程中为保证按键复位的稳定性，还可以修改上面的Verilog代码进行按键消抖检测。下面是抓到的按键在闭合的时候的波形：

按键在几个us之内就能达到低电平，该期间触点抖动比较严重。

 module RMV_BJ (
     BJ_CLK,    //采集时钟，40Hz
     RESET,     //系统复位信号
     BUTTON_IN, //按键输入信号
     BUTTON_OUT //消抖后的输出信号
 );
 input B_CLK;
 input RESET;
 input BUTTON_IN;
 output BUTTON_OUT;
 reg BUTTON_IN_Q, BUTTON_IN_2Q, BUTTON_IN_3Q;

 always @(posedge BJ_CLK or negedge RESET)
 begin
     if(~RESET)
     begin
         BUTTON_IN_Q <= 'b1;
         BUTTON_IN_2Q <= 'b1;
         BUTTON_IN_3Q <= 'b1;
     end
     else
     begin
         BUTTON_IN_Q <= BUTTON_IN;
         BUTTON_IN_2Q <= BUTTON_IN_Q;
         BUTTON_IN_3Q <= BUTTON_IN_2Q;
     end
 end

 wire BUTTON_OUT = BUTTON_IN_2Q | BUTTON_IN_3Q;

 endmodule

上面的方法不能产生一个时钟脉冲的信号，如下的可以用10ms来采样，同时按键动作会产生一个时钟脉冲的信号，便于后续操作

 /*--------------------------------------------------------------------------------------
 -- Filename ﹕ debounce_module.v
 -- Author ﹕tony-ning
 -- Description ﹕按键消抖
 -- Called by ﹕Top module
 -- Revision History ﹕15-10-16
 -- Revision 1.0
 -- Company ﹕
 -- Copyright(c)  All right reserved
 ---------------------------------------------------------------------------------------*/

 module debounce_module
 (
     CLK, //采集时钟，40Hz
     RSTn, //系统复位信号
     BUTTON_IN, //按键输入信号
     BUTTON_OUT //消抖后的输出信号
 );
     input CLK;
     input RSTn;
     input BUTTON_IN;
     output BUTTON_OUT;

     reg key_reg1,key_reg2,key_out;
     reg [:]count2;

     always @( posedge CLK)//CLK 25M
         begin
             count2<=count2+;
             if(count2==)
             begin
                 key_reg1<=BUTTON_IN;
                 count2<=;
             end
             key_reg2<=key_reg1;
             key_out<=key_reg2&(!key_reg1);
         end

     assign BUTTON_OUT = key_out;

 endmodule

除了上面简单的复位电路，还可使用CAT811/TPS3823-33等专门的复位芯片，可以免去按键按键消抖的操作。