2025.9.18知识笔记

怎么使用verilog进行按键消抖和新建STM32F4的工程模板文件

1、按键消抖

key_fliter.v

module key_fliter #(
    parameter CNT_20MS=20'd1000000
)(
    input clk,
    input rst,
    input key_in,
    output reg key_flag
);

reg [19:0] counter;

always@(posedge clk or negedge rst) begin
    if(!rst)
        counter<=1'b0;
    else if(key_in==1'b1)  //检测到高电平，立即清0
        counter<=1'b0;
    else if(counter==CNT_20MS) //到检测到按键持续低电平20ms的时候,保持这个counter，因为不需要再增加了，等到按键结束拉高，一次完整按键结束，counter自动清0
        counter<=CNT_20MS;
    else
        counter<=counter+1'b1;
end

always@(posedge clk or negedge rst) begin
    if(!rst)
        key_flag<=1'b0;
    else if(counter==CNT_20MS-1)//检测到20ms稳定低电平，证明是一次完整的按键动作
        key_flag<=1'b1;
    else   
        key_flag<=1'b0;
end

endmodule

key.v

module led(
    input clk,
    input rst,
    input key_in,
    output reg led
);

wire key_flag;

key_fliter #(
    .CNT_20MS(20'd1000000)
)led_inst
(
    .clk(clk),
    .rst(rst),
    .key_in(key_in),
    .key_flag(key_flag)
);

always@(posedge clk or negedge rst) begin
    if(!rst)
        led<=1'b0;
    else if(key_flag==1'b1)
        led<=~led;
    else
        led<=led;
end

endmodule

2、梅花代码小疑问

1 2	#include <stdbool.h> #include <stdint.h>

#include <stdbool.h>：提供布尔类型支持，定义 bool、true、false，用于逻辑判断和状态标志，提升代码可读性。

#include <stdint.h>：提供精确位宽整数类型（如 uint8_t、int32_t），确保数据跨平台一致性，适用于硬件寄存器和协议数据处理。

初始化结构体，我们可以使用下列操作:
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure={0};
作用：将结构体所有成员显式清零（数值型为0，指针为NULL）。

我们也可以使用另外一种方法:
memset(&GPIO_InitStructure, 0, sizeof(GPIO_InitTypeDef));
但是要注意要引入头文件 #include<string.h>

memset是 C 语言标准库中的内存操作函数，其核心作用为对指定内存区域进行快速填充。用一句话概括：
memset将一段连续内存的每个字节强制设置为指定值，常用于初始化内存块或数据清零。
memset函数举例子:

// 1. 清零结构体（防御未初始化风险）
GPIO_InitTypeDef config;
memset(&config, 0, sizeof(config));  // 所有字节置0

// 2. 填充特定模式（如0xFF）
uint8_t buffer[100];
memset(buffer, 0xFF, sizeof(buffer)); // 全填充为0xFF

static const led_desc_t led1 =
{
.clk_source = RCC_AHB1Periph_GPIOE,
.port = GPIOE,
.pin = GPIO_Pin_6,
.on_lvl = Bit_RESET,
.off_lvl = Bit_SET,
};
static用于修饰结构体变量 led1（而非结构体类型 led_desc_t）
核心作用:
将 led1变量的作用域限制为当前源文件，其他文件无法通过 extern引用该变量，实现以下目标：
避免命名冲突：多个文件可定义同名的 led1变量而不会引发链接错误。

const的作用:
硬件配置的确定性：
LED的引脚、时钟源等参数在硬件设计阶段就已固定，运行时修改无意义且可能导致故障。
示例（尝试修改会触发编译错误）：

1	led1.pin = GPIO_Pin_7; // 编译报错！const禁止修改'

const修饰的变量会被编译器特殊处理，其存储位置和访问方式与普通变量不同。具体到您的代码：

1	static const led_desc_t led1 = { ... }; // const变量

存储位置：Flash（而非RAM）
普通变量：存储在RAM中，可读可写，但RAM空间有限（如STM32F4仅有192KB RAM）。

const变量：

编译器会将其放入 Flash（只读存储器）中（例如STM32F4的1MB Flash），因为它的值在运行时不需要修改。

意义：节省宝贵的RAM空间，尤其对资源紧张的嵌入式设备至关重要。

我们在这里再来详细得讲解一下static这个关键字的作用吧
①修饰局部变量（函数内部）
作用：

✅ 延长生命周期

普通局部变量在函数调用结束后销毁，而static局部变量在程序整个运行期间存在（存储在静态存储区）。

void counter() {
    static int count = 0;  // 只初始化一次，函数调用间保持值
    count++;
    printf("%d\n", count);
}

第一次调用：输出 1
第二次调用：输出 2（保留上次的值）

②在C语言中，不加static的全局变量或函数可以被整个程序中的所有源文件访问，而加了static的全局变量或函数则只能被当前所在的源文件访问，其他文件无法使用它。

通俗解释
不加 static（默认情况）：

全局变量或函数是“公开的”，其他文件只要用 extern声明就能访问。

比如：

// file1.c
int global_var = 10;  // 全局变量，其他文件可用
void public_func() {   // 全局函数，其他文件可用
    printf("Hello");
}

// file2.c
extern int global_var;  // 声明后即可使用
extern void public_func();  // 声明后即可调用

加 static：

全局变量或函数变成“私有的”，只能在当前文件内使用，其他文件无法访问。

比如：

// file1.c
static int private_var = 20;  // 只能在本文件使用
static void private_func() {  // 只能在本文件调用
    printf("Secret");
}

// file2.c
extern int private_var;  // 错误！无法访问
extern void private_func();  // 错误！无法调用

C语言标准规定：

static不能用于修饰结构体类型定义，它只能修饰变量或函数。这样的代码在 C 语言中没有实际作用，编译器可能会忽略 static或给出警告。

// ❌ 无意义：static 修饰结构体类型（C语言不支持）
static struct Point {  // 编译器可能忽略或警告
    int x;
    int y;
};

static可以用于修饰结构体变量

此时结构体类型仅在当前文件可用

// ✅ file1.c（结构体定义不暴露给其他文件）
struct SecretData {  // 仅当前文件可用
    int id;
    char name[20];
};

static struct SecretData data;  // 变量也限制为文件内可见

3、常规方法点亮LED

#include <stdbool.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>
#include "stm32f4xx.h"


static void led_delay(void)
{
    for (uint32_t a = 0; a < 1000; a++)
    {
        for (uint32_t b = 0;b < 1000; b++)
        {
            __NOP();
            __NOP();
            __NOP();
            __NOP();
        }
    }
}

static void led_init(void)
{
    // 打开外设时钟
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOE, ENABLE);
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC, ENABLE);

    // 配置GPIO
    GPIO_InitTypeDef gpio_init;
    memset(&gpio_init, 0, sizeof(GPIO_InitTypeDef));

    gpio_init.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
    gpio_init.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
    gpio_init.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
    gpio_init.GPIO_Speed = GPIO_Medium_Speed;
    GPIO_Init(GPIOE, &gpio_init);

    gpio_init.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
    gpio_init.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
    gpio_init.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
    gpio_init.GPIO_Speed = GPIO_Medium_Speed;
    GPIO_Init(GPIOE, &gpio_init);

    gpio_init.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;
    gpio_init.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
    gpio_init.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
    gpio_init.GPIO_Speed = GPIO_Medium_Speed;
    GPIO_Init(GPIOC, &gpio_init);

    // 启动GPIO
}

int main(void)
{
    led_init();

    while(1)
    {
        GPIO_WriteBit(GPIOE, GPIO_Pin_5, Bit_RESET);
        GPIO_WriteBit(GPIOE, GPIO_Pin_6, Bit_RESET);
        GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_13, Bit_RESET);
        led_delay();
        GPIO_WriteBit(GPIOE, GPIO_Pin_5, Bit_SET);
        GPIO_WriteBit(GPIOE, GPIO_Pin_6, Bit_SET);
        GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_13, Bit_SET);
        led_delay();
    }
}

4、使用对象方法点亮LED

#include <stdbool.h>
#include <stdint.h>
#include <string.h>
#include "stm32f4xx.h"


typedef struct led_desc
{
    uint32_t clk_source;
    GPIO_TypeDef *port;
    uint16_t pin;
    BitAction on_lvl;
    BitAction off_lvl;
} led_desc_t;


static const led_desc_t led0 =
{
    .clk_source = RCC_AHB1Periph_GPIOE,
    .port = GPIOE,
    .pin = GPIO_Pin_5,
    .on_lvl = Bit_RESET,
    .off_lvl = Bit_SET,
};
static const led_desc_t led1 =
{
    .clk_source = RCC_AHB1Periph_GPIOE,
    .port = GPIOE,
    .pin = GPIO_Pin_6,
    .on_lvl = Bit_RESET,
    .off_lvl = Bit_SET,
};
static const led_desc_t led2 =
{
    .clk_source = RCC_AHB1Periph_GPIOC,
    .port = GPIOC,
    .pin = GPIO_Pin_13,
    .on_lvl = Bit_RESET,
    .off_lvl = Bit_SET,
};


static void led_delay(void)
{
    for (uint32_t a = 0; a < 1000; a++)
    {
        for (uint32_t b = 0;b < 1000; b++)
        {
            __NOP();
            __NOP();
            __NOP();
            __NOP();
        }
    }
}

static void led_init(const led_desc_t *desc)
{
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(desc->clk_source, ENABLE);

    GPIO_InitTypeDef ginit;
    memset(&ginit, 0, sizeof(GPIO_InitTypeDef));
    ginit.GPIO_Pin = desc->pin;
    ginit.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
    ginit.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
    ginit.GPIO_Speed = GPIO_Medium_Speed;
    GPIO_Init(desc->port, &ginit);

    GPIO_WriteBit(desc->port, desc->pin, desc->off_lvl);
}

static void led_deinit(const led_desc_t *desc)
{
    GPIO_WriteBit(desc->port, desc->pin, desc->off_lvl);
}

static void led_on(const led_desc_t *desc)
{
    GPIO_WriteBit(desc->port, desc->pin, desc->on_lvl);
}

static void led_off(const led_desc_t *desc)
{
    GPIO_WriteBit(desc->port, desc->pin, desc->off_lvl);
}

int main(void)
{
    led_init(&led0);
    led_init(&led1);
    led_init(&led2);

    while(1)
    {
        led_on(&led0);
        led_on(&led1);
        led_on(&led2);
        led_delay();

        led_off(&led0);
        led_off(&led1);
        led_off(&led2);
        led_delay();
    }
}

Sep 18 2025 每日笔记

1、按键消抖

2、梅花代码小疑问

3、常规方法点亮LED

4、使用对象方法点亮LED

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