锁存器与触发器

RS锁存器

锁存器（俗称 Latch）是数字电路中的一种具有记忆功能的逻辑元件。锁存器对脉冲电平敏感的存储单元电路，它只在输入脉冲的高电平（或低电平）期间对输入信号敏感并改变状态。在数字电路中可以记录二进制数字信号“0”和“1”。

真值表：

R（Reset）	S（Set）	Qn+1
0	0	Qn
0	1	1
1	0	0
1	1	不使用

逻辑门控RS锁存器

在RS锁存器的基础上增加了使能信号

D锁存器

真值表：

C	D	Qn	Qn+1
0	X	0	0
0	X	1	1
1	0	0	0
1	0	1	0
1	1	0	1
1	1	1	1

D触发器

工作原理：

D触发器具有主从结构的D锁存器，主锁存器受/CLK控制，从锁存器受CLK控制。

CLK=1时的情况，门G7、G8被封锁，门G3、G4打开，从锁存器的状态决定与主锁存器，Q=Qm，Q'=Qm'。输入信号D被拒之门外。
CLK=0时的情况，门G7、G8打开，门G3、G4被封锁，从锁存器保持原来的状态不变，D信号进入主锁存器。但是要特别注意，这是主锁存器只跟随而不锁存，即Qm跟随D的变化，D怎么变Qm也随之怎么变。
CLK上升沿时刻情况，CLK上升沿到来时，将封锁门G7、G8，打开门G3、G4，主锁存器CLK上升时刻D的值即Qm=D，随后将该值送入从锁存器，时Q=D，Q'=D'。
CLK上升沿过后情况，主锁存器锁存CLK上升沿时刻D的值显然将保持不变，从而从锁存器的状态当然也不会发生变化。

综上所述，可得 Qn+1 = D CLK上升沿时刻有效

边沿检测电路

y1 是上升沿检测输出， y2 是下降沿检测输出，y3 是双沿检测输出（异或门）

reg a_dly1 ;always @ (posedge clk or negedge rst_n ) beginif (rst_n == 1'b0)a_dly1 <= 1'b0 ;elsea_dly1 <= a ;endassign y1 = a & ( ~a_dly1 ) ;
assign y2 = ~a & a_dly1 ;
assign y3 = a ^ a_dly1 ;

同步复位与异步复位

同步复位

always @ (posedge clk) beginif (rst_n == 1'b0)y <= 1'b0 ;elsey <= b ;
end

同步复位的优点如下：
a、有利于仿真器的仿真；
b、可以使所设计的系统成为 100%的同步时序电路，有利于时序分析，而且可综合出较高的 Fmax；
c、由于只在时钟有效电平到来时才有效，所以可以滤除高于时钟频率的复位毛刺。
同步复位也有一些缺点，缺点如下：
a、复位信号的有效时长必须大于时钟周期，才能真正被系统识别并完成复位任务。同时还要考虑诸如
时钟偏移、组合逻辑路径延时、复位延时等因素（所以复位信号有时需要脉冲展宽，用以保证时钟有效期间
有足够的复位宽度）；
b、由于大多数的逻辑器件的目标库内的 DFF 都只有异步复位端口，所以，倘若采用同步复位的话，综
合器就会在寄存器的数据输入端口插入组合逻辑，这样就会一方面额外增加 FPGA 内部的逻辑资源，另一
方面也增加了相应的组合逻辑门时延。

异步复位

always @ (posedge clk or negedge rst_n) beginif (rst_n == 1'b0)y <= 1'b0 ;elsey <= b ;
end

优点：
a、大多数目标器件库的 DFF 都有异步复位端口，那么该触发器的复位端口就不需要额外的组合逻辑，
这样就可以节省资源；
b、设计相对简单；
c、异步复位信号产生和响应都很方便（电路在任何情况下都能复位而不管是否有时钟出现）。
异步复位也有一些缺点，缺点如下：
a、最大的问题在于它属于异步逻辑，问题出现在复位释放时，而不是有效时，如果复位释放接近时钟
有效沿，则触发器的输出可能进入亚稳态（此时 clk 检测到的 rst_n 的状态就会是一个亚稳态，即是 0 是 1
是不确定的），从而导致复位失败。
b、可能因为噪声或者毛刺造成虚假复位信号（比如系统正常工作时突然复位）（注意：时钟端口、清
零和置位端口对毛刺信号十分敏感，任何一点毛刺都可能会使系统出错，因此判断逻辑电路中是否存在冒
险以及如何避免冒险是设计人员必须要考虑的问题）；
c、静态定时分析比较困难，静态时序分析一般是针对同步设计的，都是基于时钟周期来分析时序的。
d、对于 DFT（DesignForTest 可测性设计）设计，如果复位信号不是直接来自于 I/O 引脚，在 DFT 扫描
和测试时，复位信号必须被禁止，因此需要额外的同步电路。

FPGA学习笔记06——数电基础知识相关推荐

【Python学习笔记】第一章基础知识：格式化输出，转义字符，变量类型转换，算术运算符，运算符优先级和赋值运算符，逻辑运算符，世界杯案例题目，条件判断if语句，猜拳游戏与三目运算符
Python学习笔记之[第一章]基础知识前言: 一.格式化输出 1.基本格式: 2.练习代码: 二.转义字符 1.基本格式: 2.练习代码: 3.输出结果: 三.输入 1.基本格式: 2.练习代码: ...
JDBC 学习笔记（一）—— 基础知识 + 分页技术
2019独角兽企业重金招聘Python工程师标准>>> 本文查阅方法: 1.查阅目录 -- 查阅本文目录,确定想要查阅的目录标题 2.快捷"查找" ...
MATLAB学习笔记2：MATLAB基础知识（下）
阅读前请注意: 1. 该学习笔记是华中师范大学HelloWorld程序设计协会2021年寒假MATLAB培训的学习记录,是基于培训课堂内容的总结归纳.拓展阅读.博客内容由 @K2SO4钾撰写.编辑, ...
GDAL学习笔记02：GDAL基础知识
你的习惯决定了你会成为什么样的人. GDAL学习笔记02:GDAL基础知识前言 1. 版本 2. 摘要 3. 说明 4. 微信公众号GISRSGeography 一.GDAL简介二.导入GDAL ...
JavaSE学习笔记（一）基础知识
本章包含内容有: java环境配置.注释.标识符.数据类型.类型转换.变量.常量.运算符.包机制.顺序结构.选择结构.循环结构.方法的定义和调用.命令行传参.可变参数. 点击这里查看更多JavaSE的 ...
CSS学习笔记 01、CSS3基础知识学习
文章目录前言 CSS3基本了解如何学习? 一.什么是CSS 1.1.发展史 1.2.快速入门(三种引用方式) 扩展:外部样式两种写法二.选择器 2.1.基本选择器(标签.类.id) 2.2.元素 ...
java多线程学习笔记--一.多线程的基础知识
需要学习的知识多线程基础知识讲解参考索隆和jim的视频,以及自己做的笔记导读为了充分利用CPU资源,人们发明了线程和进程进程由来:在单核cpu的时期,为了方便操作把一系列的操作的指令写下来 ...
Python基础教程学习笔记：第一章基础知识
Python基础教程第二版学习笔记 1.python的每一个语句的后面可以添加分号也可以不添加分号:在一行有多条语句的时候,必须使用分号加以区分 2.查看Python版本号,在Dos窗口中输入&q ...
【BLE学习笔记】之 BLE基础知识
前言很多时候,对于BLE的开发者而言,有90%的时间会用在coding上,从而很容易忽视了BLE硬件相关的知识.小编在下键盘准备敲打内容的时候,在想 "到底要不要花费时间在这占比很小的硬件 ...
RPGMakerMV学习笔记（一）—— 基础知识
RPGMakerMV是什么? 用于2D版RPG游戏制作,无需编程能力,主要以叙事类RPG游戏为主下载:RPGMakerMV下载_rpg制作大师mv中文版下载v1.61_3DM单机,也可以在steam ...

FPGA学习笔记06——数电基础知识