Push button Debounce and Synchronization

Reference: http://210.70.70.242/attachments/086_CPLD_06.pdf

Referecce : Design Examples ELEC 418 Advanced Digital Systems Dr. Ron Hayne

由於數位電路的動作速度非常快(常以 ns 為計算單位)，所以若在電路中使用機械式

的開關(switch)時，就必須考慮開關的彈跳(bounce)問題，因為機械式的開關在轉換狀態(由

某一接點投擲至另一接點)的瞬間，會產生多次的彈跳現象，造成電路的錯誤輸出。如圖

6-19 所示的電路，當開關的位置由 A 點投擲至 B 點(開關內部的金屬簧片撞擊 B 點的金屬

接點)時，雖然投擲後開關內部有彈簧的慣性支撐，但是在硬碰硬(金屬碰金屬)的情況下，

仍會產生多次的彈跳現象，此一過度的現象雖只有幾個毫秒(ms)而已，但對數位電路而

言，如同輸入多個脈波(pulse)的情況，所以當機械式開關的訊號要輸入數位電路時，通常

都會先經過『防彈跳(debounce)』的作用，以確保數位電路能正確獲得輸入訊號；而常見

的防彈跳方法有兩種，一為軟體方式----以延遲讀取的方法，來取得正確的輸入資料，

常用於眾多輸入按鍵的地方，例如電腦鍵盤的資料(掃描碼)讀取，另一則為硬體方式----

以防彈跳電路，來取得正確的輸入資料

將輸入的訊號延遲到下一個register,順便synchronize,在將已經沒有毛刺的訊號合成一個pulse送入電路

testbench

LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.ALL; library UNISIM; use UNISIM.VComponents.all; ENTITY PB_DEBOUNCE_SYNC_TB IS END PB_DEBOUNCE_SYNC_TB; ARCHITECTURE behavior OF PB_DEBOUNCE_SYNC_TB IS -- Component Declaration for the Unit Under Test (UUT) COMPONENT PB_DEBOUNCE_SYNC PORT( clk : IN std_logic; pb_in : IN std_logic; pb_out : OUT std_logic ); END COMPONENT; --Inputs signal clk : std_logic := '0'; signal pb_in : std_logic := '0'; --Outputs signal pb_out : std_logic; -- Clock period definitions constant clk_period : time := 100 ns; BEGIN -- Instantiate the Unit Under Test (UUT) uut: PB_DEBOUNCE_SYNC PORT MAP ( clk => clk, pb_in => pb_in, pb_out => pb_out ); -- Clock process definitions clk_process :process begin clk <= '0'; wait for clk_period/2; clk <= '1'; wait for clk_period/2; end process; -- Stimulus process stim_proc: process begin wait for 48 ns; pb_in <= '1'; wait for 1 ns; pb_in <= '0'; wait for 1 ns; pb_in <= '1'; wait for 1 ns; pb_in <= '0'; wait for 1 ns; pb_in <= '1'; wait for 1 ns; pb_in <= '0'; wait for 1 ns; pb_in <= '1'; wait for 1 ns; pb_in <= '0'; wait for 1 ns; pb_in <= '1'; wait for 1 ns; pb_in <= '0'; wait for 1 ns; pb_in <= '1'; wait for 1 ns; pb_in <= '0'; wait for 1 ns; pb_in <= '1'; wait for 485 ns; pb_in <= '0'; wait for 1 ns; pb_in <= '1'; wait for 1 ns; pb_in <= '0'; wait for 1 ns; pb_in <= '1'; wait for 1 ns; pb_in <= '0'; wait for 1 ns; pb_in <= '1'; wait for 1 ns; pb_in <= '0'; wait for 1 ns; pb_in <= '1'; wait for 1 ns; pb_in <= '0'; wait for 1 ns; pb_in <= '1'; wait for 1 ns; pb_in <= '0'; wait; end process; END;

在debounce上面還有看到很多不同的寫法,有的可以自己決定要延長多久時間才取突波,這邊也可以把sync加大延遲,然後取另外一種邏輯方式來決定pulse