FPGA开发——D触发器的设计

1、概述

锁存器和触发器有时组合在一起,因为它们都可以在其输出上存储一位(1或0)。与锁存器相比,触发器是需要时钟信号(Clk)的同步电路。D 触发器仅在时钟从0 到 1(上升沿)或 1 到 0(下降沿)时存储来自 D 输入的新值。我们在FGPA开发中对D触发器进行设计,不同考虑其内部结构,只要根据需求实现当时钟信号上升沿或者下降沿到来时,输出的值等于输入D的值就行。

2、测试文件的编写

因为D触发器设计非常简单,这里就不多做介绍,直接上代码,新建一个d_ff.v文件(这里建立的.v文件必须和模块名一致,否则会报错)

cpp 复制代码
//异步复位的D触发器
module d_ff(
  input clk,
  input rst_n,
  input d   ,
  output reg q
);

always@(posedge clk or negedge rst_n) begin 
    if(!rst_n)
      q<=1'b0;
    else 
      q<=d;
end 
endmodule

这里开始用到了时序电路,所以在后面的仿真中我们需要注意时序电路慢一拍输出的特性。

3、测试文件的编写

新建一个d_ff_tb.v文件,如下:

cpp 复制代码
//定义时间尺度
`timescale 1ns/1ns
module d_ff_tb;

reg clk;
reg rst_n;
reg d;
wire q;

d_ff dff(
    .clk   (clk),
    .rst_n (rst_n),
    .d     (d),
    .q     (q)
);
//时钟
parameter CLK_CYC = 20;
initial clk=1'b0;
always  #(CLK_CYC/2) clk=~clk;

//复位
initial begin
    rst_n = 1'b0;
    #(CLK_CYC*2);
    rst_n = 1'b1;
end 

//激励
initial begin
    d=1'b0;
    #(CLK_CYC*3);
    #5;
    repeat (10)begin
        d=$random;
        #(CLK_CYC*1);
    end 
end 
endmodule

这里在激励信号产生的代码中在延时3个周期#(CLK_CLY*3)之后再延时5ns------#5的目的是错开时钟上升沿,模拟实际输入,便于观察慢一拍输出的特性。

4、波形图仿真

在modelsim中进行波形仿真结果如下:

在波形图中我们可以看到当复位信号和时钟上升沿信号错开时,输出也是慢一拍输出,最大程度的还原了真实情况的输出,当复位信号拉高之后,时钟上升沿到来Q的值立马发生变化变成D的值,一致保持当前状态一致持续到下一个时钟信号上升沿。

相关推荐
坏孩子的诺亚方舟3 天前
FPGA系统架构设计实践15_高云Arora V系列时钟体系
fpga开发·系统架构
FPGA小徐3 天前
入门 CNN 结构全解析|从流程图理论到 FPGA Verilog 硬件实现(含习题带讲解)
fpga开发
爱就是恒久忍耐3 天前
VSCode里如何比较2个branch
ide·vscode·编辑器
FPGA小徐3 天前
FPGA 数字信号处理:并行 FIR 与串行滤波器设计原理、对比与完整 Verilog 实现
fpga开发
意法半导体STM323 天前
【官方原创】如何为STM32CubeMX2配置Visual Studio Code配置方案
vscode·stm32·单片机·嵌入式硬件·策略模式·stm32cubemx·嵌入式开发
bloglin999993 天前
vscode中可视化的合并分支,在“合并编辑器中解析”中“与基线进行比较”是什么意思
ide·vscode·编辑器
天疆说4 天前
在 Ubuntu 的 VSCode 中配置 MATLAB
vscode·ubuntu·matlab
春日见4 天前
vscode的AI编程插件推荐:
大数据·ide·vscode·算法·机器学习·编辑器·ai编程
Saniffer_SH4 天前
【高清视频】Gen6 服务器还没到,Gen6 SSD 怎么测?Emily 现场演示三种测试环境
人工智能·驱动开发·测试工具·缓存·fpga开发·计算机外设·压力测试
jieshenai4 天前
VScode sys.path,并使CTRL+左键可访问源码
ide·vscode·编辑器