數(shù)字電路基礎(chǔ)知識(shí)

數(shù)字量、模擬量

數(shù)制和編碼
二、八、十、十六、BCD碼(2421、8421、5121、格雷碼、余3碼、余3循環(huán)碼)

邏輯代數(shù)
與、或、非、與非
表示方式:函數(shù)表達(dá)式、真值表、邏輯圖、卡諾圖

組合邏輯電路

• 概述
  輸出僅與輸入有關(guān),無記憶功能.
• 設(shè)計(jì)
  – 小規(guī)模集成電路(門電路)
  ??邏輯功能->真值表->最簡函數(shù)表達(dá)式->邏輯圖
  – 中規(guī)模(集成模塊)
  – 大規(guī)模(可編程邏輯器件)
• 競爭與冒險(xiǎn)
  – 產(chǎn)生原因:信號(hào)有傳輸時(shí)間
  – 識(shí)別:同時(shí)具有原變量和反變量
  ??F=A$\overline{\text{A}}$??1冒險(xiǎn)
  ??F=A+$\overline{\text{A}}$?0冒險(xiǎn)
  – 消除
  ??重新邏輯設(shè)計(jì):F=A$\overline{\text{C}}$+BC+AB

組合邏輯電路模塊

編碼器
二進(jìn)制編碼器(2ⁿ->n)-具有互相排斥輸入的編碼器 優(yōu)先編碼器

譯碼器
二進(jìn)制譯碼器(n->2ⁿ)
顯示譯碼器

數(shù)據(jù)選擇器
八選一數(shù)據(jù)選擇器

數(shù)值比較器

加法器(基礎(chǔ))

• 半加器(input A、B | output S(sum)、C(向高位的進(jìn)位))
  
• 全加器
  
  

時(shí)序邏輯電路

概述

定義：任意時(shí)刻的輸出不僅取決于當(dāng)時(shí)的輸入信號(hào)，而且還與以前的輸入有關(guān)。

存儲(chǔ)電路：雙穩(wěn)態(tài)電路——鎖存器、觸發(fā)器

– RS鎖存器（交叉反饋結(jié)構(gòu)）
?S_D置位?R_D復(fù)位
?置位 S_D=1，R_D=0；
?復(fù)位 S_D=0，R_D=1；
?保持 S_D=0，R_D=0；
?禁止出現(xiàn) S_D=1，R_D=1；

– 門控RS鎖存器（控制端C，電平觸發(fā)）

– D鎖存器：將輸入端的單路數(shù)據(jù)D存入到鎖存器中的電路
?控制門電路+RS鎖存器

鎖存器存在的問題——空翻
?當(dāng)控制信號(hào)在一次有效狀態(tài)期間，輸出狀態(tài)發(fā)生多次變化。
?有害，使時(shí)序電路不能按照時(shí)鐘節(jié)拍工作，造成系統(tǒng)錯(cuò)誤。
– 主從D觸發(fā)器（邊沿觸發(fā)）

描述方法（RS鎖存器為例）

• 特性表（狀態(tài)轉(zhuǎn)換真值表）
  反映輸入變量、原狀態(tài)、新狀態(tài)之間關(guān)系的一種真值表。
  原狀態(tài)：Q_n，新狀態(tài)Q_n+1
  如圖：
  
• 特性方程
  - 狀態(tài)圖
  
• 波形圖

寄存器和計(jì)數(shù)器

• 寄存器（能夠存儲(chǔ)多位二進(jìn)制數(shù)碼發(fā)時(shí)序電路）
  
  
  • 移位寄存器（單向、雙向）
    以右移寄存器為例：

• 計(jì)數(shù)器（計(jì)數(shù)、定時(shí)、分頻）
  eg：模16同步（共用1個(gè)時(shí)鐘）加法計(jì)數(shù)器
  
  
  異步
  

設(shè)計(jì)與分析

• 分析
  根據(jù)已知的電路圖寫出對應(yīng)的函數(shù)式（輸入方程、狀態(tài)方程（驅(qū)動(dòng)方程）、輸出方程 ）
  根據(jù)得到的函數(shù)式寫出對應(yīng)的特性表
  根據(jù)得到的特性表畫出對應(yīng)的狀態(tài)圖
  根據(jù)得到的狀態(tài)圖分析出對應(yīng)的邏輯規(guī)律

• 設(shè)計(jì)
  根據(jù)已知的邏輯規(guī)律畫出對應(yīng)的狀態(tài)圖
  根據(jù)得到的狀態(tài)圖寫出對應(yīng)的特性表
  根據(jù)得到的特性表寫出對應(yīng)的函數(shù)式
  根據(jù)得到的函數(shù)式畫出對應(yīng)的電路圖

把外部提供輸入變量的電路稱為米里型電路
把內(nèi)部反饋提供輸入變量的電路稱為摩爾型電路——序列信號(hào)發(fā)生器（自啟動(dòng)電路）

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的锆石 Hello FPGA 笔记——part1 数字电路篇的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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